02-Java抽象工厂模式 ( Abstract Factory Pattern )

news2024/9/27 21:22:35

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂该超级工厂又称为其他工厂的工厂
在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类
每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象
抽象工厂模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

摘要

1. 意图

提供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

2. 主要解决

主要解决接口选择的问题

3. 何时使用

系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品

4. 如何解决

在一个产品族里面，定义多个产品

5. 关键代码

在一个工厂里聚合多个同类产品

6. 应用实例

工作了，为了参加一些聚会，肯定有两套或多套衣服吧，比如说有商务装（成套，一系列具体产品）、时尚装（成套，一系列具体产品），甚至对于一个家庭来说，可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装，这些也都是成套的，即一系列具体产品；
假设一种情况（现实中是不存在的，要不然，没法进入共产主义了，但有利于说明抽象工厂模式），在您的家中，某一个衣柜（具体工厂）只能存放某一种这样的衣服（成套，一系列具体产品），每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了；
用OO 的思想去理解，所有的衣柜（具体工厂）都是衣柜类的（抽象工厂）某一个，而每一件成套的衣服又包括具体的上衣（某一具体产品），裤子（某一具体产品），这些具体的上衣其实也都是上衣（抽象产品），具体的裤子也都是裤子（另一个抽象产品）；

7. 优点

隔离产品代码：抽象工厂模式允许应用层与具体产品的创建细节相隔离，客户端不需要关心产品是如何创建的，只需要通过工厂接口来获取所需的产品。
创建产品族：这种模式适用于创建一个产品系列或者一个产品家族。当需要一系列相关的对象时，抽象工厂能够提供一个统一的接口来创建它们，这样可以轻松扩展和维护。
约束产品族：抽象工厂模式可以在类的内部对产品族进行约束，确保只有属于同一个产品族的对象被一起使用。这有助于保持产品族的一致性和兼容性。
灵活性：当工厂的变化发生时，使用抽象工厂模式可以确保不需要修改客户端使用工厂的代码，这样可以提高系统的灵活性和可维护性。
一致性：保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象，有助于保持系统的整体风格和行为的一致性

8. 缺点

产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator(创造者) 里加代码，又要在具体的里面加代码

9. 使用场景

QQ换皮肤，一整套一起换；
生成不同操作系统的程序；

10. 注意事项

产品族难扩展，产品等级易扩展

实现

在这里插入图片描述

创建Shape和Color接口和实现这些接口的实体类；
创建抽象工厂类AbstractFactory；
定义工厂类ShapeFactory和ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了AbstractFactory；
创建一个工厂创造器/生成器类FactoryProducer；
AbstractFactoryPatternDemo使用FactoryProducer来获取AbstractFactory对象；
- 它将向AbstractFactory 传递形状信息 Shape （ CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE ），以便获取它所需对象的类型
- 同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color （ RED / GREEN / BLUE ），以便获取它所需对象的类型

范例

1. 为形状创建一个接口.

Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

2. 创建实现接口的实体类

Rectangle.java

package com.demo.gof;
public class Rectangle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

Square.java

package com.demo.gof;
public class Square implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

Circle.java

package com.demo.gof;
public class Circle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

3. 为颜色创建一个接口

Color.java

package com.demo.gof;
public interface Color {
   void fill();
}

4. 创建实现颜色接口的实体类

Red.java

package com.demo.gof;
public class Red implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

Green.java

package com.demo.gof;
public class Green implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

Blue.java

package com.demo.gof;
public class Blue implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

5. 为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂

AbstractFactory.java

package com.demo.gof;
public abstract class AbstractFactory {
   abstract Color getColor(String color);
   abstract Shape getShape(String shape) ;
}

6. 创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象

ShapeFactory.java

package com.demo.gof;
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {

   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }     
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }

   @Override
   Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

ColorFactory.java

package com.demo.gof;
public class ColorFactory extends AbstractFactory {

   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }

   @Override
   Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }     
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

7. 创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂

FactoryProducer.java

package com.demo.gof;
public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

8. 使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象

AbstractFactoryPatternDemo.java

package com.demo.gof;
public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {

      //获取形状工厂
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");

      //获取形状为 Circle 的对象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");

      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();

      //获取形状为 Rectangle 的对象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");

      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();

      //获取形状为 Square 的对象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");

      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();

      //获取颜色工厂
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");

      //获取颜色为 Red 的对象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");

      //调用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();

      //获取颜色为 Green 的对象
      Color color2 = colorFactory.getColor("Green");

      //调用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();

      //获取颜色为 Blue 的对象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");

      //调用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

编译运行以上 Java 范例，输出结果如下

$ javac -d . src/main/com.demo/gof/AbstractFactoryPatternDemo.java
$ java  com.demo.gof.AbstractFactoryPatternDemo
Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.