設(shè)計原則：

要依賴抽象，不要依賴具體類

目錄

本文的結(jié)構(gòu)如下：

• 什么是抽象工廠模式
• 為什么要用該模式
• 模式的結(jié)構(gòu)
• 代碼示例
• 優(yōu)點和缺點
• 適用環(huán)境
• 模式應(yīng)用
• 模式擴展
• 總結(jié)

一、前言

工廠方法模式通過引入工廠等級結(jié)構(gòu)，解決了簡單工廠模式中工廠類職責(zé)太重的問題，但由于工廠方法模式中的每個工廠只生產(chǎn)一類產(chǎn)品，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)中存在大量的工廠類，勢必會增加系統(tǒng)的開銷。此時，我們可以考慮將一些相關(guān)的產(chǎn)品組成一個“產(chǎn)品族”，由同一個工廠來統(tǒng)一生產(chǎn)，這就是我們本文將要學(xué)習(xí)的抽象工廠模式的基本思想。

二、什么是抽象工廠模式

抽象工廠模式(Abstract Factory Pattern)：提供一個接口，用于創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的家族，而無須指定它們具體的類。抽象工廠模式又稱為Kit模式，屬于對象創(chuàng)建型模式。

三、為什么要用該模式

3.1、官方解釋

在工廠方法模式中具體工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)具體的產(chǎn)品，每一個具體工廠對應(yīng)一種具體產(chǎn)品，工廠方法也具有唯一性，一般情況下，一個具體工廠中只有一個工廠方法或者一組重載的工廠方法。但是有時候我們需要一個工廠可以提供多個產(chǎn)品對象，而不是單一的產(chǎn)品對象。

為了更清晰地理解工廠方法模式，需要先引入兩個概念：

• 產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)：產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)即產(chǎn)品的繼承結(jié)構(gòu)，如一個抽象類是電視機，其子類有海爾電視機、海信電視機、TCL電視機，則抽象電視機與具體品牌的電視機之間構(gòu)成了一個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，抽象電視機是父類，而具體品牌的電視機是其子類。
• 產(chǎn)品族：在抽象工廠模式中，產(chǎn)品族是指由同一個工廠生產(chǎn)的，位于不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中的一組產(chǎn)品，如海爾電器工廠生產(chǎn)的海爾電視機、海爾電冰箱，海爾電視機位于電視機產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中，海爾電冰箱位于電冰箱產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中。

當(dāng)系統(tǒng)所提供的工廠所需生產(chǎn)的具體產(chǎn)品并不是一個簡單的對象，而是多個位于不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中屬于不同類型的具體產(chǎn)品時需要使用抽象工廠模式。

抽象工廠模式是所有形式的工廠模式中最為抽象和最具一般性的一種形態(tài)。

抽象工廠模式與工廠方法模式最大的區(qū)別在于，工廠方法模式針對的是一個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，而抽象工廠模式則需要面對多個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，一個工廠等級結(jié)構(gòu)可以負(fù)責(zé)多個不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中的產(chǎn)品對象的創(chuàng)建。當(dāng)一個工廠等級結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)建出分屬于不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的一個產(chǎn)品族中的所有對象時，抽象工廠模式比工廠方法模式更為簡單、有效率。

3.2、舉個例子

你的蛋糕店賣得非常好，為了更好的提供效率，你決定為每個蛋糕店開設(shè)一個原料提供工廠，每個蛋糕店都有專門的原料工廠提供原料，比如水果蛋糕需要的雞蛋和水果，但CenterCakeStore更多賣的是草莓類水果蛋糕，用的雞蛋是一般的雞蛋，而CollegeCakeStore更多賣的是菠蘿類水果蛋糕，并且用的雞蛋都是土雞蛋，所以原料工廠提供的具體水果和雞蛋是不一樣的，代碼怎么設(shè)計呢？

這次你沒有請我，因為你足夠聰明，你知道我肯定會這樣寫：

為每個原料建立一個抽象工廠類，提供抽象方法用于獲取產(chǎn)品：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public abstract class FruitFactory {
    public abstract Fruit provideFruit();
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public abstract class EggFactory {
    abstract Egg provideEgg();
}

然后為抽象工廠提供多個實現(xiàn)，每個子類工廠提供一種具體的原料：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CenterFruitFactory extends FruitFactory {

    @Override
    public Fruit provideFruit() {
        return new StrawberryFruit();
    }
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeFruitFactory extends FruitFactory{
    @Override
    public Fruit provideFruit() {
        return new MangoFruit();
    }
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CenterEggFactory extends EggFactory {
    @Override
    Egg provideEgg() {
        return new NormalEgg()();
    }
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeEggFactory extends EggFactory{
    @Override
    Egg provideEgg() {
        return new SpecialEgg();
    }
}

接著還有一堆抽象原料，Egg，F(xiàn)ruit...
一堆具體原料，SpecialEgg，NormalEgg，MangoFruit...
還要在具體的Cake中用具體的原料：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/10/31.
 */
public class CenterFruitCake extends Cake {
    public CenterFruitCake(){
        name = "center fruit cake";
    }
    @Override
    public void prepare(){
        FruitFactory fruitFactory = new CenterFruitFactory();
        EggFactory eggFactory = new CenterEggFactory();
        fruit = fruitFactory.provideFruit();
        egg = eggFactory.provideEgg();
    }
}
/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeFruitCake extends Cake {
    public CollegeFruitCake(){
        name = "college fruit cake";
    }
    @Override
    public void prepare(){
        FruitFactory fruitFactory = new CollegeFruitFactory();
        EggFactory eggFactory = new CollegeEggFactory();
        fruit = fruitFactory.provideFruit();
        egg = eggFactory.provideEgg();
    }
}

經(jīng)過一堆復(fù)雜的類構(gòu)建，最后才能訂購，而且這還只是一種蛋糕，如果需要增加新的蛋糕時，雖然不要修改現(xiàn)有代碼，但是需要增加大量類，針對每一個新增具體組件都需要增加一個具體工廠，類的個數(shù)成對增加，這無疑會導(dǎo)致系統(tǒng)越來越龐大，增加系統(tǒng)的維護成本和運行開銷；

正是因為每一個具體工廠對應(yīng)一種具體產(chǎn)品，如果產(chǎn)品族很多，會引入很多類，為了解決這個問題，所以有了抽象工廠模式。

四、模式的結(jié)構(gòu)

抽象工廠模式結(jié)構(gòu)和工廠方法模式結(jié)構(gòu)差不多，只是多了產(chǎn)品族中其他的抽象產(chǎn)品和具體產(chǎn)品。

● Factory（抽象工廠）：它聲明了一組用于創(chuàng)建一族產(chǎn)品的方法，每一個方法對應(yīng)一種產(chǎn)品。
● ConcreteFactory（具體工廠）：它實現(xiàn)了在抽象工廠中聲明的創(chuàng)建產(chǎn)品的方法，生成一組具體產(chǎn)品，這些產(chǎn)品構(gòu)成了一個產(chǎn)品族，每一個產(chǎn)品都位于某個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中。
● Product（抽象產(chǎn)品）：它為每種產(chǎn)品聲明接口，在抽象產(chǎn)品中聲明了產(chǎn)品所具有的業(yè)務(wù)方法。
● ConcreteProduct（具體產(chǎn)品）：它定義具體工廠生產(chǎn)的具體產(chǎn)品對象，實現(xiàn)抽象產(chǎn)品接口中聲明的業(yè)務(wù)方法。

五、代碼示例

先定義一個抽象原料工廠：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public interface FoodFactory {
    Egg provideEgg();
    Fruit provideFruit();
}

每個蛋糕店對應(yīng)的具體工廠：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CenterFoodFactory implements FoodFactory {
    @Override
    public Egg provideEgg() {
        return new NormalEgg();
    }
    @Override
    public Fruit provideFruit() {
        return new StrawberryFruit();
    }
}

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeFoodFactory implements FoodFactory {
    @Override
    public Egg provideEgg() {
        return new SpecialEgg();
    }
    @Override
    public Fruit provideFruit() {
        return new MongoFruit();
    }
}

具體的水果蛋糕類：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/01.
 */
public abstract class Cake {
    String name;
    Fruit fruit;
    Egg egg;

    abstract void prepare();
    void bake(){
        System.out.println("bake");
    }
    void box(){
        System.out.println("box");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
    public Fruit getFruit(){
        return fruit;
    }
    public Egg getEgg(){
        return egg;
    }
}

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/10/31.
 */
public class CenterFruitCake extends Cake {
    public CenterFruitCake(){
        name = "center fruit cake";
    }
    @Override
    public void prepare(){
        FoodFactory foodFactory = new CenterFoodFactory();
        fruit = foodFactory.provideFruit();
        egg = foodFactory.provideEgg();
    }
}

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeFruitCake extends Cake {
    public CollegeFruitCake(){
        name = "college fruit cake";
    }
    @Override
    public void prepare(){
        FoodFactory foodFactory = new CollegeFoodFactory();
        fruit = foodFactory.provideFruit();
        egg = foodFactory.provideEgg();
    }
}

蛋糕店的代碼不變：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CenterCakeStore extends CakeStore {
    @Override
    protected Cake createCake(String type) {
        Cake cake = null;
        if ("cheese".equals(type)) {
            cake = new CenterCheeseCake();
        } else if ("fruit".equals(type)) {
            cake = new CenterFruitCake();
        } else if ("cream".equals(type)) {
            cake = new CenterCreamCake();
        } 
        return cake;
    }
}

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class CollegeCakeStore extends CakeStore {
    @Override
    protected Cake createCake(String type) {
        Cake cake = null;
        if ("cheese".equals(type)) {
            cake = new CollegeCheeseCake();
        } else if ("fruit".equals(type)) {
            cake = new CollegeFruitCake();
        } else if ("cream".equals(type)) {
            cake = new CollegeCreamCake();
        } 
        return cake;
    }
}

客戶端代碼不變：

/**
 * Created by w1992wishes on 2017/11/1.
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CakeStore cakeStore = new CollegeCakeStore();//這里可通過引入配置文件更改
        cakeStore.orderCake("fruit");
    }
}

看這段代碼可能有點疑惑，建議不用管蛋糕店，直接看制作蛋糕的原料那塊，是抽象工廠模式的真正實現(xiàn)代碼。

相對于工廠方法模式，抽象工廠方法，即沒有破壞“開閉原則”，同時又解決了前者引入大量工廠類的弊端，是前者更高層次的抽象。

六、優(yōu)點和缺點

6.1、優(yōu)點

• 抽象工廠模式隔離了具體類的生成，使得客戶并不需要知道什么被創(chuàng)建。由于這種隔離，更換一個具體工廠就變得相對容易。所有的具體工廠都實現(xiàn)了抽象工廠中定義的那些公共接口，因此只需改變具體工廠的實例，就可以在某種程度上改變整個軟件系統(tǒng)的行為。另外，應(yīng)用抽象工廠模式可以實現(xiàn)高內(nèi)聚低耦合的設(shè)計目的，因此抽象工廠模式得到了廣泛的應(yīng)用。
• 當(dāng)一個產(chǎn)品族中的多個對象被設(shè)計成一起工作時，它能夠保證客戶端始終只使用同一個產(chǎn)品族中的對象。這對一些需要根據(jù)當(dāng)前環(huán)境來決定其行為的軟件系統(tǒng)來說，是一種非常實用的設(shè)計模式。
• 增加新的具體工廠和產(chǎn)品族很方便，無須修改已有系統(tǒng)，符合“開閉原則”。

6.2、缺點

• 在添加新的產(chǎn)品對象時，難以擴展抽象工廠來生產(chǎn)新種類的產(chǎn)品，這是因為在抽象工廠角色中規(guī)定了所有可能被創(chuàng)建的產(chǎn)品集合，要支持新種類的產(chǎn)品就意味著要對該接口進(jìn)行擴展，而這將涉及到對抽象工廠角色及其所有子類的修改，顯然會帶來較大的不便。
• 開閉原則的傾斜性。
  (1) 增加產(chǎn)品族：對于增加新的產(chǎn)品族，抽象工廠模式很好地支持了“開閉原則”，只需要增加具體產(chǎn)品并對應(yīng)增加一個新的具體工廠，對已有代碼無須做任何修改。
  (2) 增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)：對于增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，需要修改所有的工廠角色，包括抽象工廠類，在所有的工廠類中都需要增加生產(chǎn)新產(chǎn)品的方法，違背了“開閉原則”。

正因為抽象工廠模式存在“開閉原則”的傾斜性，它以一種傾斜的方式來滿足“開閉原則”，為增加新產(chǎn)品族提供方便，但不能為增加新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提供這樣的方便，因此要求設(shè)計人員在設(shè)計之初就能夠全面考慮，不會在設(shè)計完成之后向系統(tǒng)中增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，也不會刪除已有的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，否則將會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)較大的修改，為后續(xù)維護工作帶來諸多麻煩。

七、適用環(huán)境

在以下情況下可以考慮使用抽象工廠模式：

• 一個系統(tǒng)不應(yīng)當(dāng)依賴于產(chǎn)品類實例如何被創(chuàng)建、組合和表達(dá)的細(xì)節(jié)，這對于所有類型的工廠模式都是很重要的，用戶無須關(guān)心對象的創(chuàng)建過程，將對象的創(chuàng)建和使用解耦。
• 系統(tǒng)中有多于一個的產(chǎn)品族，而每次只使用其中某一產(chǎn)品族。可以通過配置文件等方式來使得用戶可以動態(tài)改變產(chǎn)品族，也可以很方便地增加新的產(chǎn)品族。
• 屬于同一個產(chǎn)品族的產(chǎn)品將在一起使用，這一約束必須在系統(tǒng)的設(shè)計中體現(xiàn)出來。同一個產(chǎn)品族中的產(chǎn)品可以是沒有任何關(guān)系的對象，但是它們都具有一些共同的約束，如同一制作水果蛋糕用的水果--草莓和芒果，草莓和芒果之間沒有直接關(guān)系，但它們都是屬于水果。
• 產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，設(shè)計完成之后，不會向系統(tǒng)中增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)或者刪除已有的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)。

八、模式應(yīng)用

在很多軟件系統(tǒng)中需要更換界面主題，要求界面中的按鈕、文本框、背景色等一起發(fā)生改變時，可以使用抽象工廠模式進(jìn)行設(shè)計。

九、模式擴展

“開閉原則”的傾斜性

在介紹抽象工廠方法模式的缺點已經(jīng)提到，這里再重復(fù)啰嗦一下。

“開閉原則”要求系統(tǒng)對擴展開放，對修改封閉，通過擴展達(dá)到增強其功能的目的。對于涉及到多個產(chǎn)品族與多個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其功能增強包括兩方面：

• 增加產(chǎn)品族：對于增加新的產(chǎn)品族，工廠方法模式很好的支持了“開閉原則”，對于新增加的產(chǎn)品族，只需要對應(yīng)增加一個新的具體工廠即可，對已有代碼無須做任何修改。
• 增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)：對于增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，需要修改所有的工廠角色，包括抽象工廠類，在所有的工廠類中都需要增加生產(chǎn)新產(chǎn)品的方法，不能很好地支持“開閉原則”。

工廠模式的退化

當(dāng)抽象工廠模式中每一個具體工廠類只創(chuàng)建一個產(chǎn)品對象，也就是只存在一個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)時，抽象工廠模式退化成工廠方法模式；當(dāng)工廠方法模式中抽象工廠與具體工廠合并，提供一個統(tǒng)一的工廠來創(chuàng)建產(chǎn)品對象，并將創(chuàng)建對象的工廠方法設(shè)計為靜態(tài)方法時，工廠方法模式退化成簡單工廠模式。

十、總結(jié)

• 抽象工廠模式提供一個創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的接口，而無須指定它們具體的類。抽象工廠模式又稱為Kit模式，屬于對象創(chuàng)建型模式。
• 抽象工廠模式包含四個角色：抽象工廠用于聲明生成抽象產(chǎn)品的方法；具體工廠實現(xiàn)了抽象工廠聲明的生成抽象產(chǎn)品的方法，生成一組具體產(chǎn)品，這些產(chǎn)品構(gòu)成了一個產(chǎn)品族，每一個產(chǎn)品都位于某個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中；抽象產(chǎn)品為每種產(chǎn)品聲明接口，在抽象產(chǎn)品中定義了產(chǎn)品的抽象業(yè)務(wù)方法；具體產(chǎn)品定義具體工廠生產(chǎn)的具體產(chǎn)品對象，實現(xiàn)抽象產(chǎn)品接口中定義的業(yè)務(wù)方法。
• 抽象工廠模式是所有形式的工廠模式中最為抽象和最具一般性的一種形態(tài)。抽象工廠模式與工廠方法模式最大的區(qū)別在于，工廠方法模式針對的是一個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，而抽象工廠模式則需要面對多個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)。
• 抽象工廠模式的主要優(yōu)點是隔離了具體類的生成，使得客戶并不需要知道什么被創(chuàng)建，而且每次可以通過具體工廠類創(chuàng)建一個產(chǎn)品族中的多個對象，增加或者替換產(chǎn)品族比較方便，增加新的具體工廠和產(chǎn)品族很方便；主要缺點在于增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，需要修改抽象工廠和所有的具體工廠類，對“開閉原則”的支持呈現(xiàn)傾斜性。
• 抽象工廠模式適用情況包括：一個系統(tǒng)不應(yīng)當(dāng)依賴于產(chǎn)品類實例如何被創(chuàng)建、組合和表達(dá)的細(xì)節(jié)；系統(tǒng)中有多于一個的產(chǎn)品族，而每次只使用其中某一產(chǎn)品族；屬于同一個產(chǎn)品族的產(chǎn)品將在一起使用；系統(tǒng)提供一個產(chǎn)品類的庫，所有的產(chǎn)品以同樣的接口出現(xiàn)，從而使客戶端不依賴于具體實現(xiàn)。