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【java设计模式】之 抽象工厂（Abstract Factory）模式

分类: 文章 • 2025-01-07 14:55:40

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1. 女娲的失误

        上一节学习了工厂模式，女娲运用了该模式成功创建了三个人种，可是问题来了，她发现没有性别……这失误也忒大了点吧……竟然没有性别，那岂不是……无奈，只好抹掉重来了，于是所有人都被消灭掉了，重新造人。

        女娲开始分析了，既然要区别男女，那么生产人种的工厂（八卦炉）要重新改造了，因为一个设备要么全男性，要么全女性。所以只能将八卦炉拆开了，把原先的一个变两个，并且略加修改，变成女性八卦炉和男性八卦炉，这样就可以了。于是女娲开始准备生产了，她先画了个示意图如下：

【java设计模式】之 抽象工厂（Abstract Factory）模式

        这个图虽然有点大，但是不复杂，她将HumanFactory接口用两个新的接口继承，分别带有男性和女性特征；将原来具体的Human类也改成了抽象类，用两个具体的Human类去继承。下面我们看看女娲的实现：

        先看Human接口和它的几个抽象类：

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  1. //定义抽象人类接口  
  2. public interface Human {  
  3.     public void getColor();  
  4.     public void talk();  
  5.     public void getSex(); //多了个性别  
  6. }  
  7.   
  8. //定义抽象黄种人类  
  9. public abstract class AbstractYellowHuman implements Human {  
  10.     @Override  
  11.     public void getColor() {  
  12.         System.out.println("Yellow color");  
  13.     }  
  14.     @Override  
  15.     public void talk() {  
  16.         System.out.println("Yellow people");  
  17.     }   
  18. }   
  19. //抽象黑种人和白种人就不写了，跟抽象黄种人道理一样  
  20. //略  
  21.   
  22. //黄种人男性类  
  23. public class MaleYellowHuman extends AbstractYellowHuman {  
  24.     @Override  
  25.     public void getSex() {  
  26.         System.out.println("Yellow man!");  
  27.     }  
  28. }  
  29. //黄种人女性类略  
        以上省略了类似的代码，实现方式都一样，很简单，就不啰嗦了，到此为止，女娲把人种都定义好了，下面就是去定义八卦炉了：

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  1. //抽象工厂接口的定义  
  2. public interface HumanFactory {  
  3.     public Human createYellowHuman();  
  4.     public Human createBlackHuman();  
  5.     public Human createWhiteHuman();  
  6. }  
  7.   
  8. //生产女性的八卦炉  
  9. public class FemaleFactory implements HumanFactory {  
  10.     @Override  
  11.     public Human createYellowHuman() {  
  12.         return new FemaleBlackHuman();  
  13.     }  
  14.     @Override  
  15.     public Human createBlackHuman() {  
  16.         return new FemaleBlackHuman();  
  17.     }  
  18.     @Override  
  19.     public Human createWhiteHuman() {  
  20.         return new FemaleWhiteHuman();  
  21.     }  
  22. }  
  23.   
  24. //生产男性的八卦炉  
  25. public class MaleFactory implements HumanFactory {  
  26.     @Override  
  27.     public Human createYellowHuman() {  
  28.         return new MaleYellowHuman();  
  29.     }  
  30.     @Override  
  31.     public Human createBlackHuman() {  
  32.         return new MaleBlackHuman();  
  33.     }  
  34.     @Override  
  35.     public Human createWhiteHuman() {  
  36.         return new MaleWhiteHuman();  
  37.     }  
  38. }  
        好了，现在人种有了，八卦炉也有了，女娲终于可以再次造人了！

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  1. public class NvWa {  
  2.     public static void main(String[] args) {  
  3.         HumanFactory maleHumanFactory = new MaleFactory(); //第一条生产线：男性生产线  
  4.         HumanFactory femaleHumanFactory = new FemaleFactory(); //第二条生产线：女性生产线  
  5.           
  6.                 //生产线建立完毕，开始造人  
  7.         Human maleYellowHuman = maleHumanFactory.createYellowHuman(); //造黄色男性  
  8.         Human femaleYellowHuman = femaleHumanFactory.createYellowHuman(); //造黄色女性  
  9.           
  10.         System.out.println("--生产一个黄色女性--");  
  11.         femaleYellowHuman.getColor();  
  12.         femaleYellowHuman.talk();  
  13.         femaleYellowHuman.getSex();  
  14.           
  15.         System.out.println("--生产一个黄色男性--");  
  16.         maleYellowHuman.getColor();  
  17.         maleYellowHuman.talk();  
  18.         maleYellowHuman.getSex();  
  19.         /* 
  20.          * …… 
  21.          */  
  22.     }  
  23. }  
        到这里，抽象工厂模式的思路算是理清了，下面看看抽象工厂模式的定义。

2. 抽象工厂模式的定义

        抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种比较常用的模式，其定义如下：

Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes. 即为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定它们的具体类。它的通用类图如下：

【java设计模式】之 抽象工厂（Abstract Factory）模式

        抽象工厂模式是工厂模式的升级版，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。我们来看看抽象工厂欧式的通用源代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫产品族），例如汽车的左门和右门，这两个数量应该是相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不一样的，这是产品等级结构约束的，我们先看看两个产品族的类图：

【java设计模式】之 抽象工厂（Abstract Factory）模式

        注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现一个抽象类或接口，其源代码如下：

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  1. public abstract class AbstractProductA {  
  2.     //每个产品共有的方法  
  3.     public void shareMethod() {  
  4.       
  5.     }  
  6.     //每个产品相同的方法，不同的实现  
  7.     public abstract void doSomething();   
  8. }   
        两个具体的产品实现类的代码如下：

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  1. public class productA1 extends AbstractProductA {  
  2.     public abstract void doSomething(){  
  3.         System.out.println("产品A1的实现方法");  
  4.     }  
  5. }   
  6.   
  7. public class productA2 extends AbstractProductA {  
  8.     public abstract void doSomething(){  
  9.         System.out.println("产品A2的实现方法");  
  10.     }  
  11. }   

        产品B与此类似，不再赘述。抽象工厂类AbstractCreator的职责是定义每个工厂要实现的功能，在通用代码中，抽象工厂类定义了两个产品族的产品创建，如下：










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  1. public abstract class AbstractCreator {  
    2. 

  2.     //创建A产品家族  
    3. 

  3.     public abstract AbstracProductA createProductA();  
    4. 

  4.     //创建B产品家族  
    5. 

  5.     public abstract AbstracProductB createProductB();  
    6. 

  6.     //如果有N个产品族，这里就应该有N个创建方法  
    7. 

  7. }   
    8. 




        如何创建一个产品呢？这是由具体的实现类来完成的，Creator1和Creator2代码如下：










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  1. public class Creator1 extends AbstractCreator {  
    2. 

  2.     //只生产产品等级为1的A产品  
    3. 

  3.     public AbstracProductA createProductA(){  
    4. 

  4.         return new ProductA1();  
    5. 

  5.     }  
    6. 

  6.     //只生产产品等级为1的B产品  
    7. 

  7.     public AbstracProductB createProductB() {  
    8. 

  8.         return new ProductB1();  
    9. 

  9.     }   
    10. 

  10. }   
    11. 

  11.   
    12. 

  12. public class Creator2 extends AbstractCreator {  
    13. 

  13.     //只生产产品等级为1的A产品  
    14. 

  14.     public AbstracProductA createProductA(){  
    15. 

  15.         return new ProductA2();  
    16. 

  16.     }  
    17. 

  17.     //只生产产品等级为1的B产品  
    18. 

  18.     public AbstracProductB createProductB() {  
    19. 

  19.         return new ProductB2();  
    20. 

  20.     }   
    21. 

  21. }   
    22. 







       注：有M个产品等级就应该有M个实现工厂类，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。



       在具体的业务中就可以生产一个与实现无关的对象了，如：









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  1. public class AbstractFactoryTest {  
    2. 

  2.     public static void main(String[] args) {  
    3. 

  3.         AbstractCreator creator1 = new Creator1();  
    4. 

  4.         AbstractCreator creator2 = new Creator2();  
    5. 

  5.         AbstractProductA a1 = creator1.createProductA();  
    6. 

  6.         AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();  
    7. 

  7.   
    8. 

  8.         AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();  
    9. 

  9.         AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();  
    10. 

  10.   
    11. 

  11.         //……  
    12. 

  12.     }  
    13. 

  13. }  
    14. 














3. 抽象工厂模式的优缺点




3.1 优点



        1）封装性。每个产品的实现类不是高层模块要关心的，它要关心的是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来的，这都由工厂类负责的，只要知道工厂类是谁，我就能创建一个需要的对象，省时省力。


        2）产品族内的约束为非公开状态。例如生产男女比例的问题上，猜想女娲娘娘肯定有自己的打算，那么在抽象工厂模式中，这些约束都在工厂内里面实现的。



3.2 缺点



        抽象工厂模式最大的缺点就是产品族扩展非常困难。如果我们要增加一个产品C，也就是说产品族由原来的A和B增加到3个，那么我们首先要在抽象类AbstractCreator中增加createProductC()方法，然后两个实现类都要修改……说到这里，已经知道了扩展的弊端了……


        注意这里是产品族扩展比较困难，而不是产品等级扩展困难。产品等级扩展还是非常容易的，增加一个产品等级，只要增加一个工厂类负责新增加出来的产品生产任务即可。也就是说横向扩展容易，纵向扩展难。


        抽象工厂模式就介绍这么多，如有错误之处，欢迎留言指正~


       相关阅读：http://blog.****.net/column/details/des-pattern.html


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