抽象工厂模式

为什么要使用抽象工厂

工厂方法模式通过引入工厂等级结构,解决了简单工厂模式中工厂类职责太重的问题,但由于工厂方法模式中的每个工厂只生产一类产品,可能会导致系统中存在大量的工厂类,势必会增加系统的开销。
此时,我们可以考虑将一些 相关的产品组成一个“产品族”,由同一个工厂来统一生产 ,这就是我们本文将要学习的抽象工厂模式的基本思想。

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:

产品族与产品等级结构

(1) 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。

(2) 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 所示:

图 3 产品族与产品等级结构示意图

在图 3 中,不同颜色的多个正方形、圆形和椭圆形分别构成了三个不同的产品等级结构,而相同颜色的正方形、圆形和椭圆形构成了一个产品族,每一个形状对象都位于某个产品族,并属于某个产品等级结构。图 3 中一共有五个产品族,分属于三个不同的产品等级结构。我们只要指明一个产品所处的产品族以及它所属的等级结构,就可以唯一确定这个产品。

当系统所提供的工厂生产的具体产品并不是一个简单的对象,而是多个位于不同产品等级结构、属于不同类型的具体产品时就可以使用抽象工厂模式。抽象工厂模式是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形式。抽象工厂模式与工厂方法模式最大的区别在于,工厂方法模式针对的是一个产品等级结构,而抽象工厂模式需要面对多个产品等级结构,一个工厂等级结构可以负责多个不同产品等级结构中的产品对象的创建。当一个工厂等级结构可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象时,抽象工厂模式比工厂方法模式更为简单、更有效率。抽象工厂模式示意图如图 4 所示:

图 4 抽象工厂模式示意图

在图 4 中,每一个具体工厂可以生产属于一个产品族的所有产品,例如生产颜色相同的正方形、圆形和椭圆形,所生产的产品又位于不同的产品等级结构中。如果使用工厂方法模式,图 4 所示结构需要提供 15 个具体工厂,而使用抽象工厂模式只需要提供 5 个具体工厂,极大减少了系统中类的个数。

区别

抽象工厂模式算是工厂相关模式的终极形态,如果各位完全理解了上一章的工厂方法模式,那么抽象工厂模式就很好理解了。
它与工厂方法唯一的区别就是工厂的接口里是一系列创造抽象产品的方法,而不再是一个,而相应的,抽象产品也不再是一个了,而是一系列相关的产品。这其实是工厂方法模式的一种扩展

1 首先从简单工厂进化到工厂方法,是因为工厂方法弥补了简单工厂对修改开放的弊端,即简单工厂违背了开闭原则。
2 从工厂方法进化到抽象工厂,是因为抽象工厂弥补了工厂方法只能创造一个系列的产品的弊端。

示例

就写个思路吧,其实对比工厂模式,就是一个工厂生产一个产品族,不在只生产一个产品(生产一系列的配套使用的组件)
产品
手机接口
苹果手机
三星手机

产品
耳机接口
苹果耳机
三星耳机

工厂
配件工厂接口{
生成耳机
生产手机
}
苹果工厂{
生产苹果手机;
生产苹果耳机;
}
三星工厂{
生产三星手机;
生产三星耳机;
}

利弊

在抽象工厂模式中,增加新的产品族很方便,但是增加新的产品等级结构很麻烦,抽象工厂模式的这种性质称为 “开闭原则”的倾斜性
开闭原则”要求系统对扩展开放,对修改封闭,通过扩展达到增强其功能的目的,对于涉及到多个产品族与多个产品等级结构的系统,其功能增强包括两方面:

(1) 增加产品族:对于增加新的产品族,抽象工厂模式很好地支持了“开闭原则”,只需要增加具体产品并对应增加一个新的具体工厂,对已有代码无须做任何修改。

(2) 增加新的产品等级结构 **:对于增加新的产品等级结构,需要修改所有的工厂角色,包括抽象工厂类,在所有的工厂类中都需要增加生产新产品的方法,违背了“开闭原则”。

正因为抽象工厂模式存在“开闭原则”的倾斜性,它以一种倾斜的方式来满足“开闭原则”,为增加新产品族提供方便,但不能为增加新产品结构提供这样的方便,因此要求设计人员在设计之初就能够全面考虑,不会在设计完成之后向系统中增加新的产品等级结构,也不会删除已有的产品等级结构,否则将会导致系统出现较大的修改,为后续维护工作带来诸多麻烦。