软件设计模式: 抽象工厂

抽象工厂

一、解决的问题

抽象工厂模式主要解决了在具有多个产品族的情况下，如何统一管理创建相关产品对象的问题。

当系统需要创建一系列相互关联或相互依赖的对象，并且这些对象可以形成多个不同的产品族时，如果直接由客户端去分别创建这些对象，会导致客户端与具体的产品类紧密耦合，并且当需要切换产品族时，修改的成本会很高。

例如，一个图形用户界面（GUI）应用可能需要为不同的操作系统（如 Windows、Mac、Linux）创建各自风格的按钮、文本框等组件。如果没有抽象工厂模式，客户端代码需要了解每个具体操作系统的组件实现细节，并且在需要切换操作系统支持时，大量的代码都需要修改。

二、好处

1. 解耦了客户端与具体产品类

客户端只需要与抽象工厂和抽象产品交互，无需关心具体产品对象的创建细节和具体类，降低了客户端与具体产品类之间的耦合度。

2. 便于产品族切换

通过切换使用不同的具体工厂，可以轻松地在不同的产品族之间进行切换，而无需修改客户端的调用代码。

3. 统一的产品创建逻辑

将创建相关产品对象的逻辑集中在工厂类中，便于对产品的创建进行统一管理和维护。

三、坏处

1. 扩展新的产品族困难

当需要增加一个新的产品族时，需要修改抽象工厂接口以及所有的具体工厂实现类，违背了“开闭原则”（对扩展开放，对修改关闭），可能会影响到已有的代码。

2. 代码结构复杂

抽象工厂模式增加了系统中类的数量和层次结构，使得代码结构相对复杂，对于简单的应用场景，可能会导致过度设计。

一、抽象工厂模式介绍

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）属于创建型设计模式。它提供了一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

抽象工厂模式的主要优点是：易于交换产品系列，由于具体工厂类在一个应用中只需要在初始化的时候出现一次，这使得改变一个应用的具体工厂变得非常容易；它让具体的创建实例过程与客户端分离，客户端是通过抽象工厂和抽象产品来操纵实例，产品的具体类名也被具体工厂的实现分离，不会出现在客户代码中。

抽象工厂模式的缺点是：如果要增加新的产品系列，需要修改抽象工厂和所有的具体工厂类，这违背了“开闭原则”。

二、Java 代码示例

以下是一个使用 Java 实现的抽象工厂模式的示例，假设我们有两个产品系列：Windows 系列的窗口组件（按钮和文本框）和 Mac 系列的窗口组件：

// 按钮接口
interface Button {void paint();
}// Windows 风格的按钮
class WindowsButton implements Button {@Overridepublic void paint() {System.out.println("Painting Windows Button");}
}// Mac 风格的按钮
class MacButton implements Button {@Overridepublic void paint() {System.out.println("Painting Mac Button");}
}// 文本框接口
interface TextBox {void show();
}// Windows 风格的文本框
class WindowsTextBox implements TextBox {@Overridepublic void show() {System.out.println("Showing Windows TextBox");}
}// Mac 风格的文本框
class MacTextBox implements TextBox {@Overridepublic void show() {System.out.println("Showing Mac TextBox");}
}// 抽象工厂接口
interface GUIFactory {Button createButton();TextBox createTextBox();
}// Windows 风格的工厂，用于创建 Windows 风格的组件
class WindowsFactory implements GUIFactory {@Overridepublic Button createButton() {return new WindowsButton();}@Overridepublic TextBox createTextBox() {return new WindowsTextBox();}
}// Mac 风格的工厂，用于创建 Mac 风格的组件
class MacFactory implements GUIFactory {@Overridepublic Button createButton() {return new MacButton();}@Overridepublic TextBox createTextBox() {return new MacTextBox();}
}// 客户端代码
public class AbstractFactoryPatternDemo {public static void main(String[] args) {GUIFactory factory;// 创建 Windows 风格的工厂factory = new WindowsFactory();Button windowsButton = factory.createButton();TextBox windowsTextBox = factory.createTextBox();windowsButton.paint();windowsTextBox.show();// 创建 Mac 风格的工厂factory = new MacFactory();Button macButton = factory.createButton();TextBox macTextBox = factory.createTextBox();macButton.paint();macTextBox.show();}
}