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抽象工厂模式

忆瑶
 忆瑶
发布于 2016/01/17 15:36
字数 1638
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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.(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。)

抽象工厂模式的通用类图如下所示:

抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本,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的通用源代码,首先有两个互相影响的产品线(也叫做产品族),例如制造汽车的左侧门和右侧门,这两个应该是数量相等的——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,

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,其源代码如下所示

public abstract class AbstractProductA {
    //每个产品共有的方法
    public void shareMethod(){
    }
    //每个产品相同方法,不同实现
    public abstract void doSomething();
    }
}

两个具体的产品实现类如下:

public class ProductA1 extends AbstractProductA {
    public void doSomething() {
    System.out.println("产品A1的实现方法");
    }
}
public class ProductA2 extends AbstractProductA {
    public void doSomething() {
    System.out.println("产品A2的实现方法");
    }
}

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:

public abstract class AbstractCreator {
    //创建A产品家族
    public abstract AbstractProductA createProductA();
    //创建B产品家族
    public abstract AbstractProductB createProductB();
}

注意 有N个产品族,在抽象工厂类中就应该有N个创建方法。

如何创建一个产品,则是由具体的实现类来完成的,Creator1和Creator2如:

public class Creator1 extends AbstractCreator {
    //只生产产品等级为1的A产品
    public AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA1();
    }
    //只生产产品等级为1的B产品
    public AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}
public class Creator2 extends AbstractCreator {
    //只生产产品等级为2的A产品
    public AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA2();
    }
    //只生产产品等级为2的B产品
    public AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}

注意 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。

在具体的业务中如何产生一个与实现无关的对象呢?如下所示:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //定义出两个工厂
        AbstractCreator creator1 = new Creator1();
        AbstractCreator creator2 = new Creator2();
        //产生A1对象
        AbstractProductA a1 = creator1.createProductA();
        //产生A2对象
        AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();
        //产生B1对象
        AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();
        //产生B2对象
        AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();
        /*
        * 然后在这里就可以为所欲为了...
        */
    }
}

在场景类中,没有任何一个方法与实现类有关系,对于一个产品来说,我们只要知道它的工厂方法就可以直接产生一个产品对象,无须关心它的实现类。

抽象工厂模式的应用

抽象工厂模式的优点:

  • 封装性,每个产品的实现类不是高层模块要关心的,它要关心的是什么?是接口,是抽象,它不关心对象是如何创建出来,这由谁负责呢?工厂类,只要知道工厂类是谁,我就能创建出一个需要的对象,省时省力,优秀设计就应该如此。

  • 产品族内的约束为非公开状态。

抽象工厂模式的缺点:

抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难,为什么这么说呢?我们以通用代码为例,如果要增加一个产品C,也就是说产品家族由原来的2个增加到3个,看看我们的程序有多大改动吧!抽象类AbstractCreator要增加一个方法createProductC(),然后两个实现类都要修改,想想看,这严重违反了开闭原则,而且我们一直说明抽象类和接口是一个契约。改变契约,所有与契约有关系的代码都要修改,那么这段代码叫什么?叫“有毒代码”,——只要与这段代码有关系,就可能产生侵害的危险!

抽象工厂模式的使用场景

抽象工厂模式的使用场景定义非常简单:一个对象族(或是一组没有任何关系的对象)都有相同的约束,则可以使用抽象工厂模式。什么意思呢?例如一个文本编辑器和一个图片处理器,都是软件实体,但是*nix下的文本编辑器和Windows下的文本编辑器虽然功能和界面都相同,但是代码实现是不同的,图片处理器也有类似情况。也就是具有了共同的约束条件:操作系统类型。于是我们可以使用抽象工厂模式,产生不同操作系统下的编辑器和图片处理器。

抽象工厂模式的注意事项

在抽象工厂模式的缺点中,我们提到抽象工厂模式的产品族扩展比较困难,但是一定要清楚,是产品族扩展困难,而不是产品等级。在该模式下,产品等级是非常容易扩展的,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,纵向扩展困难。

最佳实践

抽象工厂模式是一个简单的模式,使用的场景非常多,大家在软件产品开发过程中,涉及不同操作系统的时候,都可以考虑使用抽象工厂模式,例如一个应用,需要在三个不同平台(Windows、Linux、Android)上运行,你会怎么设计?分别设计三套不同的应用?非也,通过抽象工厂模式屏蔽掉操作系统对应用的影响。三个不同操作系统上的软件功能、应用逻辑、UI都应该是非常类似的,唯一不同的是调用不同的工厂方法,由不同的产品类去处理与操作系统交互的信息。

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