抽象工厂模式

1. 简介

适用场景：

• 客户端（应用层）不依赖于产品类实例如何被创建、实现等细节
• 强调一系列相关的产品对象（属于同一产品族）一起使用创建对象需要大量的重复代码
• 提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使得客户端不依赖于具体的实现

优点：

• 具体产品在应用层的代码隔离，无需关心创建的细节
• 将一个系列的产品统一到一起创建

缺点：

• 规定了所有可能被创建的产品集合，产品簇中扩展新的产品困难；
• 增加了系统的抽象性和理解难度

2. UML类图

****

• Creator:产品族工厂，定义了一系列的产品生产行为
• ConcreteCreator:具体的产品族工厂
• Product:抽象产品接口
• Product A1/A2/B1/B2:都是具体的产品，实现了相应的产品接口

3. 产品族和产品等级

​ 为了更好理解抽象工厂模式，需要先搞清楚产品等级和产品族的概念，

​ 举个粟子：手机有小米手机、华为手机，它们都是手机，这些具体的手机和抽象手机就构成了一个产品等级结构。

​ 同样的，路由器有小米路由器，华为路由器，这些具体的路由器和抽象路由器就构成了另外一个产品等级结构，实质上产品等级结构即产品的继承结构。

​ 小米手机位于手机产品等级结构中，小米路由器位于路由器的产品等级结构中，而小米手机和小米路由器都是小米公司生产的，就构成了一个产品族，

​ 同理，华为手机和华为路由器也构成了一个产品族 。划重点就是产品族中的产品都是由同一个工厂生产的，位于不同的产品等级结构。

对比工厂方法，其针对的是产品等级结构，而抽象工厂是针对产品族。在二者的使用选择上，需要结合实际业务，对于产品等级数量相对固定的产品族，可以优先考虑抽象工厂模式，但是如果频繁变动，则不大适用，因为在现有的产品族中新增产品等级时，就需要修改产品族工厂，也就违背了开闭原则

4. 代码实现

• 定义抽象产品接口

//手机产品接口
public interface IPhoneProduct {
    //开机
    void start();
    //关机
    void shutdown();
    //拨打电话
    void callUp();
    //发送短信
    void sendSMS();
}

//路由器产品接口
public interface IRouterProduct {
    //开机
    void start();
    //关机
    void shutdown();
    //开启wifi
    void openWifi();
    //设置参数
    void setting();
}

• 定义小米平拍手机和路由器产品实现类，华为品牌手机和路由器产品实现类

//小米手机产品
public class XiaomiPhone implements IPhoneProduct {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("开启小米手机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("关闭小米手机");
    }

    @Override
    public void callUp() {
        System.out.println("用小米手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSMS() {
        System.out.println("用小米手机发短信");
    }
}

//小米路由器产品
public class XiaomiRouter implements IRouterProduct {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("启动小米路由器");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("关闭小米路由器");
    }

    @Override
    public void openWifi() {
        System.out.println("打开小米路由器的wifi功能");
    }

    @Override
    public void setting() {
        System.out.println("设置小米路由器参数");
    }
}

//华为手机产品
public class HuaweiPhone implements IPhoneProduct {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("开启华为手机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("关闭华为手机");
    }

    @Override
    public void callUp() {
        System.out.println("用华为手机打电话");
    }

    @Override
    public void sendSMS() {
        System.out.println("用华为手机发短信");
    }
}

//华为路由器产品
public class HuaweiRouter implements IRouterProduct {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("启动华为路由器");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("关闭华为路由器");
    }

    @Override
    public void openWifi() {
        System.out.println("打开华为路由器的wifi功能");
    }

    @Override
    public void setting() {
        System.out.println("设置华为路由器参数");
    }
}

• 关键：定义一个抽象工厂接口，也可以称为抽象工厂产品族，不止生产一种产品

//抽象产品工厂（定义了同一个产品族的产品生产行为）
public interface IProductFactory {
    //生产手机
    IPhoneProduct produceTelPhone();
    //生产路由器
    IRouterProduct produceRouter();
}

• 小米工厂和华为工厂实现类

//小米产品工厂
public class XiaomiProductFactory implements IProductFactory {
    @Override
    public IPhoneProduct produceTelPhone() {
        System.out.println(">>>>>>生产小米手机");
        return new XiaomiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct produceRouter() {
        System.out.println(">>>>>>生产小米路由器");
        return new XiaomiRouter();
    }
}

//华为产品工厂
public class HuaweiProductFactory implements IProductFactory{
    @Override
    public IPhoneProduct produceTelPhone() {
        System.out.println(">>>>>>生产华为手机");
        return new HuaweiPhone();
    }

    @Override
    public IRouterProduct produceRouter() {
        System.out.println(">>>>>>生产华为路由器");
        return new HuaweiRouter();
    }
}

• 客户端

//客户端
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("===================小米系列产品=================");
        //小米产品工厂实例
        IProductFactory xiaomiProductFactory = new XiaomiProductFactory();
        //生产小米路由器
        IRouterProduct xiaomiRouter = xiaomiProductFactory.produceRouter();
        xiaomiRouter.start();
        xiaomiRouter.setting();
        xiaomiRouter.openWifi();
        xiaomiRouter.shutdown();
        //生产小米手机
        IPhoneProduct xiaomiPhone = xiaomiProductFactory.produceTelPhone();
        xiaomiPhone.start();
        xiaomiPhone.callUp();
        xiaomiPhone.sendSMS();
        xiaomiPhone.shutdown();
        
        System.out.println("===================华为系列产品=================");
        //华为产品工厂实例
        IProductFactory huaweiProductFactory = new HuaweiProductFactory();
        //生产华为路由器
        IRouterProduct huaweiRouter = huaweiProductFactory.produceRouter();
        huaweiRouter.start();
        huaweiRouter.setting();
        huaweiRouter.openWifi();
        huaweiRouter.shutdown();
        //生产华为手机
        IPhoneProduct huaweiPhone = huaweiProductFactory.produceTelPhone();
        huaweiPhone.start();
        huaweiPhone.callUp();
        huaweiPhone.sendSMS();
        huaweiPhone.shutdown();
    }
}

运行结果：

===小米系列产品=
>>>>>>生产小米路由器
启动小米路由器
设置小米路由器参数
打开小米路由器的wifi功能
关闭小米路由器
>>>>>>生产小米手机
开启小米手机
用小米手机打电话
用小米手机发短信
关闭小米手机
===华为系列产品=
>>>>>>生产华为路由器
启动华为路由器
设置华为路由器参数
打开华为路由器的wifi功能
关闭华为路由器
>>>>>>生产华为手机
开启华为手机
用华为手机打电话
用华为手机发短信
关闭华为手机

关系图：

5. 小结

​ 从上面的整个示例可以发现，如果现在想增加一个产品等级，如新加一种笔记本产品，就需要修改抽象产品工厂接口IProductFactory，如下：

//抽象产品工厂（定义了同一个产品族的产品生产行为）
public interface IProductFactory {

    //生产手机
    IPhoneProduct produceTelPhone();
    //生产路由器
    IRouterProduct produceRouter();
    
    //生产笔记本(新增)
    IComputerProduct produceComputer();

}

• 这种直接修改抽象接口的做法，会导致其所有实现子类都需要进行修改，违反了开闭原则。

• 当然，如果这种修改是长期稳定的，那么也可以接受。

• 如果该场景以工厂方法实现，那么我们需要定义一个手机工厂、一个路由器工厂、然后小米手机工厂实现类，华为手机工厂实现类，小米路由器工厂实现类，华为路由器工厂实现类，其余的产品接口和产品实现类均与上相同，这样就多出了一些产品工厂，略显啰嗦

• 实际使用中，都需要根据业务去权衡使用工厂方法还是抽象工厂，前者关注点在产品等级上，后者关注点在产品族上，对于稳定的产品族，也即是产品等级数量稳定，使用抽象工厂会更加有效率，毕竟不再是一个工厂生产一种产品，而是一个工厂生产多种同族产品，对于不稳定的产品族，单独使用工厂方法会显得更加灵活！

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