java設計模式-抽象工廠模式
抽象工廠模式詳解
一，概述
抽象工廠模式為一個產品家族提供了統一的建立介面。當需要這個產品家族的某一系列的時候，可以從抽象工廠中選出相對應的系列來建立一個具體的工廠類別。這種型別的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立物件的最佳方式。
在抽象工廠模式中，介面是負責建立一個相關物件的工廠，不需要顯式指定它們的類。每個生成的工廠都能按照工廠模式提供物件。
相關術語：
-
產品等級結構：產品的繼承結構，與類的繼承相似。例如筆記本是一個抽象的類，那麼華為筆記本、蘋果和聯想筆記本就是其子類。
-
產品族：指同一個工廠生產的，位於不同的產品等級結構的一組產品。例如華為筆記本、手機、路由器等都產自華為，筆記本的等級結構不同，構成一個產品族。
-
抽象工廠：是一個介面，抽象工廠模式的核心，包含對多個產品等級結構的宣告，任何工廠類都必須實現這個介面。
- 具體工廠：是抽象工廠的實現，負責例項化某個產品族中的產品物件。例如華為工廠生產華為筆記本、手機、路由器等。
二，產品族和產品等級結構圖
我們以一個品牌為一個產品族，電腦、手機、路由器為產品等級，每一個品牌都有自己的產品族，這就構成一個完整產品群；
橫向代表一族，縱向代表一個等級，橫縱交集代表某一個品牌的某一個產品（比如下圖中交集的點為電腦），請看下圖；
三，UML圖
這個類圖其實比較簡單，簡單說明下：
產品頂級介面：主要被產品抽象類實現；
產品抽象類：某個具體產品要實現的類；
具體實現類：具體產品實現，比如華為路由器實現自抽象類AbstractRouter；
工廠介面：工廠介面中定義建立每個產品方法；
具體華為工廠：實現工廠介面，建立華為一族產品（路由器、手機、電腦）；
四，具體程式碼實現
程式碼中我們以華為產品為例，分別定義華為電腦、手機、路由器產品，從UML類圖中可以看出我們的產品結構層級比較清晰，現在我們先設計我們產品。
下面開始定義產品；
產品頂級介面；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 定義產品介面
* @author ningbeibei
*/
public interface InterfaceProduct {
void get();
}定義計算機抽象類並實現產品InterfaceProduct 介面；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 定義計算機產品抽象類，並實現產品介面InterfaceProduct
* @author ningbeibei
*/
public abstract class AbstractComputers implements InterfaceProduct {
public abstract void get();
}
定義手機抽象類並實現產品InterfaceProduct 介面；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 定義手機抽象類，並實現產品介面InterfaceProduct
* @author ningbeibei
*/
public abstract class AbstractPhone implements InterfaceProduct {
public abstract void get();
}
定義路由器抽象類並實現產品InterfaceProduct 介面；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 定義路由器產品抽象類，並實現InterfaceProduct介面
* @author ningbeibei
*/
public abstract class AbstractRouter implements InterfaceProduct{
public abstract void get();
}
定義華為電腦具體實現類，繼承AbstractComputers抽象類；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 華為電腦實現類
* @author ningbeibei
*/
public class HuaWeiComputer extends AbstractComputers{
@Override
public void get() {
System.out.println("華為筆記本");
}
}
定義華為手機具體實現類，繼承AbstractPhone抽象類；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 華為手機實現類，
* @author ningbeibei
*/
public class HuaWeiPhone extends AbstractPhone{
@Override
public void get() {
System.out.println("華為手機");
}
}
定義華為路由器具體實現類，繼承AbstractRouter抽象類；
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 華為路由器
* @author ningbeibei
*/
public class HuaWeiRouter extends AbstractRouter {
@Override
public void get() {
System.out.println("華為品牌路由器");
}
}
下面開始定義工廠；
定義工廠介面；
package pattern.abstractfactory.factory;
import pattern.abstractfactory.product.InterfaceProduct;
/**
* 定義產品工廠介面,
* @author ningbeibei
*/
public interface InterfactFactory {
//手機產品
InterfaceProduct createPhone();
//電腦產品
InterfaceProduct createComputer();
//路由器產品
InterfaceProduct createRouter();
}
具體工廠實現類，實現 InterfactFactory 介面；
package pattern.abstractfactory.factory;
import pattern.abstractfactory.product.HuaWeiComputer;
import pattern.abstractfactory.product.HuaWeiPhone;
import pattern.abstractfactory.product.HuaWeiRouter;
import pattern.abstractfactory.product.InterfaceProduct;
/**
* 華為工廠
* @author ningbeibei
*/
public class HuaWeiFactory implements InterfactFactory {
/**
* 建立電腦物件並返回
*/
@Override
public InterfaceProduct createComputer() {
return new HuaWeiComputer();
}
/**
* 建立手機物件並返回
*/
@Override
public InterfaceProduct createPhone() {
return new HuaWeiPhone();
}
/**
* 建立路由器物件並返回
*/
@Override
public InterfaceProduct createRouter() {
return new HuaWeiRouter();
}
}
測試類；
package pattern.abstractfactory;
import pattern.abstractfactory.factory.HuaWeiFactory;
import pattern.abstractfactory.factory.InterfactFactory;
import pattern.abstractfactory.product.InterfaceProduct;
/**
* 抽象工廠模式測試類
* @author ningbeibei
*/
public class test {
public static void main(String[] args) {
//建立華為品牌工廠
InterfactFactory huawei = new HuaWeiFactory();
//通過華為工廠獲取華為電腦物件
InterfaceProduct computer = huawei.createComputer();
computer.get();
//通過華為工廠獲取華為手機物件
InterfaceProduct phone = huawei.createPhone();
phone.get();
//通過華為工廠獲取華為路由器物件
InterfaceProduct router = huawei.createRouter();
router.get();
}
}
執行結果；
五，抽象工廠方法模式如何擴充套件產品族
抽象工廠模式對於橫向擴充套件方便，對於縱向擴充套件非常困難，也就是說：假如我們要擴充套件一個新的品牌，比如擴充套件一個小米品牌，小米產品有電腦、手機、路由器，擴充套件新品牌就是橫向擴充套件，非常方便，但是我們要給小米新增一個電飯煲產品卻非常困難，這就是縱向擴充套件，所以在使用抽象工廠模式時一定要選擇合適的場景，也就是在不同場景中使用最適合的模式才是設計模式的精髓。
下面我們就來橫向擴充套件一個新品牌的產品族，需要新增電腦、手機、路由器具體類（小米品牌）程式碼如下；
小米電腦
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 小米電腦，繼承自 AbstractComputers 抽象類
* @author ningbeibei
*/
public class MiComputer extends AbstractComputers {
@Override
public void get() {
System.out.println("小米電腦");
}
}
小米手機
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 小米手機，繼承自 AbstractPhone 抽象類
* @author ningbeibei
*/
public class MiPhone extends AbstractPhone {
@Override
public void get() {
System.out.println("小米手機");
}
}
小米路由器
package pattern.abstractfactory.product;
/**
* 小米路由器，繼承自 AbstractRouter 抽象類
* @author ningbeibei
*/
public class MiRouter extends AbstractRouter{
@Override
public void get() {
System.out.println("小米路由器");
}
}
新增小米具體工廠類
package pattern.abstractfactory.factory;
import pattern.abstractfactory.product.InterfaceProduct;
import pattern.abstractfactory.product.MiComputer;
import pattern.abstractfactory.product.MiPhone;
import pattern.abstractfactory.product.MiRouter;
/**
* 小米工廠，實現 InterfactFactory 介面
* @author ningbeibei
*/
public class MiFactory implements InterfactFactory{
//小米手機
@Override
public InterfaceProduct createPhone() {
return new MiPhone();
}
//小米電腦
@Override
public InterfaceProduct createComputer() {
return new MiComputer();
}
//小米路由器
@Override
public InterfaceProduct createRouter() {
return new MiRouter();
}
}
最後編寫測試類，程式碼中紅色字型為新擴充套件的品牌產品；
package pattern.abstractfactory;
import pattern.abstractfactory.factory.HuaWeiFactory;
import pattern.abstractfactory.factory.InterfactFactory;
import pattern.abstractfactory.factory.MiFactory;
import pattern.abstractfactory.product.InterfaceProduct;
/**
* 抽象工廠模式測試類
* @author ningbeibei
*/
public class test {
public static void main(String[] args) {
// 建立華為品牌工廠
InterfactFactory huawei = new HuaWeiFactory();
// 通過華為工廠獲取華為電腦物件
InterfaceProduct computer = huawei.createComputer();
computer.get();
// 通過華為工廠獲取華為手機物件
InterfaceProduct phone = huawei.createPhone();
phone.get();
// 通過華為工廠獲取華為路由器物件
InterfaceProduct router = huawei.createRouter();
router.get();
// 建立小米品牌工廠
InterfactFactory Mifactory = new MiFactory();
// 通過小米工廠獲取小米電腦物件
InterfaceProduct micomputer = Mifactory.createComputer();
micomputer.get();
// 通過小米工廠獲取小米手機物件
InterfaceProduct miphone = Mifactory.createPhone();
miphone.get();
// 通過小米工廠獲取小米路由器物件
InterfaceProduct mirouter = Mifactory.createRouter();
mirouter.get();
}
}
執行結果：
注意：通過上面的品牌擴充套件我們發現，橫向擴充套件容易，縱向擴充套件非常困難，程式碼可以非常方便的擴充套件一個品牌已有的產品，但要擴充套件一個未定義的產品卻異常困難，比如要擴充套件一個華為平板，需要修改工廠邏輯程式碼，新增產品結構，這顯然不符合設計模式開閉原則，所以在使用時一定要考慮清楚，確定不在有新的產品等級擴充套件。
六，優點和缺點及使用場景
優點
-
抽象工廠模式隔離了具體類的生成， 使得客戶並不需要知道什麼被建立。 由於這種隔離，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了抽象工廠中定義的那些公共介面， 因此只需改變具體工廠的例項， 就可以在某種程度上改變整個軟體系統的行為。
-
當一個族中的多個物件被設計成一起工作時， 它能夠保證客戶端始終只使用同一個族中的物件。
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增加新的族很方便， 無須修改已有系統， 符合“開閉原則”。
缺點
- 增加新的等級結構麻煩， 需要對原有系統進行較大的修改， 甚至需要修改抽象層程式碼，這顯然會帶來較大的不便， 違背了“開閉原則”。
使用場景
-
一個系統不應當依賴於具體類例項如何被建立、 組合和表達的細節， 這對於所有型別的工廠模式都是很重要的， 使用者無須關心物件的建立過程， 將物件的建立和使用解耦。
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系統中有多於一個的族， 而每次只使用其中某一族。 可以通過配置檔案等方式來使得使用者可以動態改變族， 也可以很方便地增加新的族。
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等級結構穩定， 設計完成之後， 不會向系統中增加新的等級結構或者刪除已有的等級結構。
七，寫的不足之處還望批評指正
寫的不足之處請在評論區指出，便於我及時更正錯誤，避免給讀者帶來誤解，希望大家多多提意見。