设计模式

知识点三：抽象工厂模式

一、概述

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是基于工厂方法模式的一个延伸，是所有形态的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。它属于23种GOF设计模式的创建型设计模式。抽象工厂模式是指当有多个抽象角色时，使用的一种工厂模式。抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口，使客户端在不必指定产品的具体的情况下，创建多个产品族中的产品对象。根据里氏替换原则，任何接受父类型的地方，都应当能够接受子类型。因此，实际上系统所需要的，仅仅是类型与这些抽象产品角色相同的一些实例，而不是这些抽象产品的实例。简单的说就是：

围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

定义：提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

在学习抽象工厂模式之前，最好先熟悉一下简单工厂模式以及工厂方法模式，这样对理解抽象工厂模式会有一定帮助，而且抽象工厂也是基于工厂方法模式的。

二、优缺点及使用场景

优点：

当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。

缺点：

产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。

使用场景：

三、模式中包含的角色和其职责以及实现方式

1.角色

抽象工厂（Creator）角色：抽象工厂模式的核心，包含对多个产品结构的声明，任何工厂类都必须实现这个接口。

具体工厂（Concrete Creator）角色：具体工厂类是抽象工厂的一个实现，负责实例化某个产品族中的产品对象。

抽象产品（Product）角色：抽象模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有的实例锁共有的公共接口。

具体产品（Concrete Product）角色：抽象模式所创建的具体实例对象。

2.产品族和产品等级结构

前面提到过很多次产品族,下面来介绍一下什么是产品族：

在工厂方法模式中具体工厂负责生产具体的产品，每一个具体工厂对应一种具体产品，工厂方法具有唯一性，一般情况下，一个具体工厂中只有一个或者一组重载的工厂方法。但是有时候我们希望一个工厂可以提供多个产品对象，而不是单一的产品对象，如一个电器工厂，它可以生产电视机、电冰箱、空调等多种电器，而不是只生产某一种电器。为了更好地理解抽象工厂模式，我们先引入两个概念：

产品等级结构：产品等级结构即产品的继承结构，如一个抽象类是电视机，其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机，则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构，抽象电视机是父类，而具体品牌的电视机是其子类。
产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品，如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱，海尔电视机位于电视机产品等级结构中，海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中，海尔电视机、海尔电冰箱构成了一个产品族。

产品等级结构与产品族示意图如图：

3.实现方式

我们将创建 ProductA 和 ProductB 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 Creator。接着定义工厂类 ConcreteCreator1 和 ConcreteCreator2，这两个工厂类都是扩展了 Creator。如图：

四、在java中的实现

1.抽象工厂角色

AnimalFactory.java

/**
 * @Description: 抽象工厂
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/4 20:12
 */
public interface AnimalFactory {
    //实例化狗
    public Animal getDog();

    //实例化猫
    public Animal getCat();
}

2.具体工厂角色

YellowFactory.java

/**
 * @Description: 产品族工厂：黄色的
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:57
 */
public class YellowFactory implements AnimalFactory {
    public Animal getDog() {
        return new YellowDog();
    }

    public Animal getCat() {
        return new YellowCat();
    }
}

BlackFactory.java

/**
 * @Description: 产品族工厂：黑色的
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:58
 */
public class BlackFactory implements AnimalFactory {
    public Animal getDog() {
        return new BlackDog();
    }

    public Animal getCat() {
        return new BlackCat();
    }
}

3.抽象产品角色

Animal.java

/**
 * @Description: 抽象产品
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/2 16:23
 */
public interface Animal {
    public void get();
}

Cat.java

/**
 * @Description: 抽象产品类
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/2 16:24
 */
public abstract class Cat implements Animal {
    public abstract void get();
}

Dog.java

/**
 * @Description: 抽象产品类
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/2 16:23
 */
public abstract class Dog implements Animal {
    public abstract void get();
}

4.具体产品角色

YellowCat.java

/**
 * @Description: 具体产品：黄猫
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:44
 */
public class YellowCat extends Cat {
    public void get() {
        System.out.println("获得黄猫");
    }
}

YellowDog.java

/**
 * @Description: 具体产品：黄狗
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:44
 */
public class YellowDog extends Dog {
    public void get() {
        System.out.println("获得黄狗");
    }
}

BlackCat.java

/**
 * @Description:  具体产品：黑猫
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:46
 */
public class BlackCat extends Cat {
    public void get() {
        System.out.println("获得黑猫");
    }
}

BlackDog.java

/**
 * @Description: 具体产品：黑狗
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:44
 */
public class BlackDog extends Dog {
    public void get() {
        System.out.println("获得黑狗");
    }
}

5.测试类

MainClass.java

/**
 * @Description: 主方法
 * @Author: Ling.D.S
 * @Date: Created in 2018/11/5 20:59
 */
public class MainClass {
    public static void main(String[] args) {

        AnimalFactory yFactory = new YellowFactory();
        Animal yDog = yFactory.getDog();
        yDog.get();
        Animal yCat = yFactory.getCat();
        yCat.get();

        AnimalFactory bFactory = new BlackFactory();
        Animal bDog = bFactory.getDog();
        bDog.get();
        Animal bCat = bFactory.getCat();
        bCat.get();
    }
}

结果：