C++设计模式_09_Abstract Factory 抽象工厂

与上篇介绍的Factory Method工厂方法模式一样，Abstract Factory 抽象工厂模式也属于典型的“对象创建模式”模式，解决的问题也极其相似，在理解了Factory Method工厂方法模式的基础上再去理解Abstract Factory 抽象工厂模式就会变得更加容易。

1. 动机（Motivation）

• 在软件系统中，经常面临着“一系列相互依赖的对象”的创建工作；同时，由于需求的变化，往往存在更多系列对象的创建工作。
• 如何应对这种变化？如何绕过常规的对象创建方法(new)，提供一种“封装机制”来避免客户程序和这种“多系列具体对象创建工作”的紧耦合？

2. 代码演示Factory Method工厂方法模式

结合代码分析什么是“一系列相互依赖的对象”

2.1 常规方法

假如有一个任务需要写一个访问的是SQL Server的数据访问层，在数据访问层需要创建一系列对象，需要创建数据库的链接SqlConnection* connection，创建数据库的命令对象SqlCommand* command，创建数据库的DataReader对象SqlDataReader* reader，这些都是跟SQL Server相关的。

class EmployeeDAO{public:vector<EmployeeDO> GetEmployees(){SqlConnection* connection =new SqlConnection();connection->ConnectionString = "...";SqlCommand* command =new SqlCommand();command->CommandText="...";command->SetConnection(connection);SqlDataReader* reader = command->ExecuteReader();while (reader->Read()){}}
};

但是当客户的数据库发生变化，变为Oracle、MySQL、DB2等，对应的类型就需要变化，一旦使用new就会绑死在SQL Server上，这个类就不适用于多种数据库的变化，假设需要支持多种数据库，大家第一个反应就是需要做到面向接口的编程。

2.2 Factory Method工厂方法

在上面代码的基础进行修改，结合上篇介绍的引入Factory Method工厂方法来代替new，就得到使用Factory Method工厂方法模式解决问题的代码。

//数据库访问有关的基类接口
class IDBConnection{};
class IDBConnectionFactory{
public:virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
};class IDBCommand{};
class IDBCommandFactory{
public:virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
};class IDataReader{};
class IDataReaderFactory{
public:virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{};
class SqlConnectionFactory:public IDBConnectionFactory{};class SqlCommand: public IDBCommand{};
class SqlCommandFactory:public IDBCommandFactory{};class SqlDataReader: public IDataReader{};
class SqlDataReaderFactory:public IDataReaderFactory{};//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{};class OracleCommand: public IDBCommand{};class OracleDataReader: public IDataReader{};class EmployeeDAO{IDBConnectionFactory* dbConnectionFactory;IDBCommandFactory* dbCommandFactory;IDataReaderFactory* dataReaderFactory;public:vector<EmployeeDO> GetEmployees(){IDBConnection* connection =dbConnectionFactory->CreateDBConnection();connection->ConnectionString("...");IDBCommand* command =dbCommandFactory->CreateDBCommand();command->CommandText("...");command->SetConnection(connection); //关联性，命令和链接时相关的对象IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性while (reader->Read()){}}
};

上面的实现方法也已经解决了问题，但是暴露了什么问题

IDBConnectionFactory* dbConnectionFactory;中假如传入的是SqlConnectionFactory，但是IDBCommandFactory* dbCommandFactory;中是否可以传入OracleCommandFactory，显然是不可以的。这三个对象必须是同系列同组的，他们之间存在关联性，command和connection等之间是存在关联的。

这里就带来紊乱性，假如未来传入了不同的factory给你，出现传入SqlConnectionFactory、OracleCommandFactory、MySQLDataReaderFactory那就乱套了，无法搭配到一起，这就引出了Abstract Factory 抽象工厂模式。

2.3 Abstract Factory 抽象工厂模式

//数据库访问有关的基类
class IDBConnection{};class IDBCommand{};class IDataReader{};class IDBFactory{
public:virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;};//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{};
class SqlCommand: public IDBCommand{};
class SqlDataReader: public IDataReader{};class SqlDBFactory:public IDBFactory{
public:virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;};//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{};class OracleCommand: public IDBCommand{};class OracleDataReader: public IDataReader{};class EmployeeDAO{IDBFactory* dbFactory;public:vector<EmployeeDO> GetEmployees(){IDBConnection* connection =dbFactory->CreateDBConnection();connection->ConnectionString("...");IDBCommand* command =dbFactory->CreateDBCommand();command->CommandText("...");command->SetConnection(connection); //关联性IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性while (reader->Read()){}}
};

因为这3个factory特别有相关性，那用1个factory就可以了，将这3个类放在一起，实现高内聚松耦合。

大家看到这里就发现使用一个工厂，这就保证了关联性，解决了上面提到问题。从上面的代码可以看出Abstract Factory 其实被称为Family Factory更为合适，但是GOF/gaofour/4位大师已经定义了这样的名字，我们就不去计较这个名字了。

3. 模式定义

提供一个接口，让该接口负责创建一系列“相关或者相互依赖的对象”，无需指定它们具体的类。

​ ——《设计模式》GoF

“提供一个接口”的接口就是IDBFactory，创建了IDBConnection、IDBCommand、IDataReader等

4. 结构（Structure）

上图是《设计模式》GoF中定义的Abstract Factory 抽象工厂模式的设计结构。结合上面的代码看图中最重要的是看其中稳定和变化部分，也就是下图中红框、蓝框和绿框框选的部分。

5. 要点总结

• 如果没有应对“多系列对象构建”的需求变化，则没有必要使用Abstract Factory模式，这时候使用简单的工厂完全可以。
• “系列对象”指的是在某一特定系列下的对象之间有相互依赖、或作用的关系。不同系列的对象之间不能相互依赖。
• Abstract Factory模式主要在于应对“新系列”的需求变动。其缺点在于难以应对“新对象”的需求变动。

第三点的意思是可以增加SQL、Oracle等系列，但是类内增加新对象就不可以了，因为SqlDBFactory是一个抽象基类，抽象基类要求稳定，这就是该模式的缺点，模式中稳定的部分就是缺点。

当所有地方都变化就没有模式可以解决，当所有地方都稳定

Abstract Factory 抽象工厂模式其实跟Factory Method工厂方法模式，很接近，也可以说Factory Method工厂方法模式是Abstract Factory 抽象工厂模式的特例。

当以下代码创建三个对象

class IDBFactory{
public:virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;};

变为创建一个对象，就是Factory Method工厂方法模式

class IDBFactory{
public:virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;};

有些地方直接将Abstract Factory 抽象工厂模式和Factory Method工厂方法模式直接称作工厂模式。

6. 其他参考

C++设计模式——抽象工厂模式