【设计模式】创建型-抽象工厂模式

news2024/11/17 11:25:23

前言

在软件开发领域，设计模式是一种被广泛接受的解决方案，用于解决特定问题并提供可维护和可扩展的代码结构。抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是其中之一，它提供了一种方法来创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定其具体类。

一、什么是抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定其具体实现类。抽象工厂模式通过引入抽象工厂接口和一组抽象产品接口，允许客户端使用抽象接口来创建一系列相关的产品对象，从而使得产品的创建过程与客户端解耦。

二、抽象工厂模式的核心组成部分

抽象工厂模式通常涉及以下几个角色：

抽象工厂（Abstract Factory）： 定义了一个创建一系列产品的接口，每个方法用于创建一个具体产品的对象。
具体工厂（Concrete Factory）： 实现了抽象工厂接口，负责创建具体的产品对象。
抽象产品（Abstract Product）： 定义了产品的接口，描述了产品的特性。
具体产品（Concrete Product）： 实现了抽象产品接口，具体描述了产品的特性。

在这里插入图片描述

三、运用工厂方法模式

场景假设：我们正在开发一个汽车销售系统，需要根据不同的汽车品牌（如奥迪、宝马）来创建轿车和卡车。

定义抽象工厂接口： 首先，需要定义一个抽象工厂接口，其中声明了一组用于创建产品的抽象方法。这些方法通常对应于不同产品族的创建。
```
// Step 1: 定义抽象工厂接口
interface CarFactory {
    Car createCar();
    Truck createTruck();
}
```
定义抽象产品接口： 接着，需要定义一组抽象产品接口或抽象类，其中声明了产品的通用行为或特性。
```
// Step 2: 定义抽象产品接口
interface Car {
    void drive();
}

interface Truck {
    void drive();
}
```

实现具体产品类： 对于每个产品族，需要实现相应的具体产品类，这些具体产品类分别实现了抽象产品接口，具体描述了产品的特性和行为。

// Step 3: 实现具体产品类
class AudiCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving an Audi car");
    }
}

class AudiTruck implements Truck {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving an Audi truck");
    }
}

class BMWCar implements Car {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving a BMW car");
    }
}

class BMWTruck implements Truck {
    @Override
    public void drive() {
        System.out.println("Driving a BMW truck");
    }
}

实现具体工厂类： 对于每个产品族，需要实现一个具体工厂类，该类实现了抽象工厂接口，并负责创建该产品族的具体产品对象。

// Step 4: 实现具体工厂类
class AudiFactory implements CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new AudiCar();
    }

    @Override
    public Truck createTruck() {
        return new AudiTruck();
    }
}

class BMWFactory implements CarFactory {
    @Override
    public Car createCar() {
        return new BMWCar();
    }

    @Override
    public Truck createTruck() {
        return new BMWTruck();
    }
}

客户端使用抽象工厂： 最后，客户端通过抽象工厂接口来获取产品对象，而不直接依赖于具体的产品类。客户端只需知道抽象工厂接口和抽象产品接口，而不需要了解具体的产品类。

// Step 5: 客户端使用抽象工厂
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建奥迪汽车系列
        CarFactory audiFactory = new AudiFactory();
        Car audiCar = audiFactory.createCar();
        Truck audiTruck = audiFactory.createTruck();

        audiCar.drive();
        audiTruck.drive();

        // 创建宝马汽车系列
        CarFactory bmwFactory = new BMWFactory();
        Car bmwCar = bmwFactory.createCar();
        Truck bmwTruck = bmwFactory.createTruck();

        bmwCar.drive();
        bmwTruck.drive();
    }
}

四、抽象工厂模式的特点

提供一组相关产品的创建接口： 抽象工厂模式提供了一个抽象工厂接口，其中包含一组用于创建相关产品的方法。这些方法通常对应于不同产品族的创建需求。
实现产品族的创建： 抽象工厂模式通过具体工厂类的实现来实现不同产品族的创建。每个具体工厂类负责创建特定产品族的对象。
封装性强： 客户端通过抽象工厂接口来获取产品对象，而不需要了解具体的产品类。这种封装性强的特点使得客户端与具体产品类解耦，从而降低了系统的耦合度。
易于替换： 在抽象工厂模式中，只需替换具体工厂的实现，即可改变产品系列，而不会影响到客户端的代码。这使得系统更加灵活，并且易于扩展和维护。
满足单一职责原则： 每个具体工厂类只负责创建特定产品族的对象，符合单一职责原则，使得系统的设计更加清晰和易于理解。
适用于多个产品族的创建： 抽象工厂模式适用于需要创建一系列相关或相互依赖的对象，并且这些对象通常组成多个产品族的场景。例如，不同操作系统下的界面控件、不同汽车品牌的车型等。

五、抽象工厂模式的应用场景

抽象工厂模式适用于以下几种场景：

需要创建一系列相关产品的情况： 当一个系统需要创建一系列相关或相互依赖的对象，并且这些对象通常组成多个产品族时，可以使用抽象工厂模式。例如，GUI 库中不同操作系统下的界面控件（如按钮、文本框）就属于不同的产品族。
需要跨越多个产品族的对象创建情况： 当一个系统需要跨越多个产品族的对象时，可以使用抽象工厂模式。例如，在汽车销售系统中，根据不同汽车品牌（如奥迪、宝马）来创建轿车和卡车就属于不同的产品族。