Java设计模式——抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

抽象工厂模式

抽象工厂模式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。
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。换言之，也就是这些抽象产品的具体子类的实例。工厂类负责创建抽象产品的具体子类的实例。

抽象工厂的定义

为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类。

抽象工厂实例代码

创建Shape 和 Color 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer。
AbstractFactoryPatternDemo，我们的演示类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型。

第一步：创建接口

先创建一个形状接口Shape.java

public interface Shape {   void draw();}

第二步：创建接口的实现类

Rectangle.java

public class Rectangle implements Shape {   @Override   public void draw() {      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");   }}

Square.java

public class Square implements Shape {   @Override   public void draw() {      System.out.println("Inside Square::draw() method.");   }}

Circle.java

public class Circle implements Shape {   @Override   public void draw() {      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");   }}

第三步：为颜色创建接口

Color.java

public interface Color {   void fill();}

第四步：创建实现颜色接口的实现类。

Red.java

public class Red implements Color {   @Override   public void fill() {      System.out.println("Inside Red::fill() method.");   }}

Green.java

public class Green implements Color {   @Override   public void fill() {      System.out.println("Inside Green::fill() method.");   }}

Blue.java

public class Blue implements Color {   @Override   public void fill() {      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");   }}

第五步：为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂

AbstractFactory.java

public abstract class AbstractFactory {   abstract Color getColor(String color);   abstract Shape getShape(String shape) ;}

第六步：创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象

ShapeFactory.java

public class ShapeFactory extends AbstractFactory {   @Override   public Shape getShape(String shapeType){      if(shapeType == null){         return null;      }              if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){         return new Circle();      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){         return new Rectangle();      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){         return new Square();      }      return null;   }   @Override   Color getColor(String color) {      return null;   }}

ColorFactory.java

public class ColorFactory extends AbstractFactory {   @Override   public Shape getShape(String shapeType){      return null;   }   @Override   Color getColor(String color) {      if(color == null){         return null;      }              if(color.equalsIgnoreCase("RED")){         return new Red();      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){         return new Green();      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){         return new Blue();      }      return null;   }}

第七步：创建一个工厂创造器/生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

FactoryProducer.java

public class FactoryProducer {   public static AbstractFactory getFactory(String choice){      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){         return new ShapeFactory();      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){         return new ColorFactory();      }      return null;   }}

第八步：使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

AbstractFactoryPatternDemo.java

public class AbstractFactoryPatternDemo {   public static void main(String[] args) {      //获取形状工厂      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");      //获取形状为 Circle 的对象      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");      //调用 Circle 的 draw 方法      shape1.draw();      //获取形状为 Rectangle 的对象      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");      //调用 Rectangle 的 draw 方法      shape2.draw();      //获取形状为 Square 的对象      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");      //调用 Square 的 draw 方法      shape3.draw();      //获取颜色工厂      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");      //获取颜色为 Red 的对象      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");      //调用 Red 的 fill 方法      color1.fill();      //获取颜色为 Green 的对象      Color color2 = colorFactory.getColor("Green");      //调用 Green 的 fill 方法      color2.fill();      //获取颜色为 Blue 的对象      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");      //调用 Blue 的 fill 方法      color3.fill();   }}

第九步:验证输出

Inside Circle::draw() method.Inside Rectangle::draw() method.Inside Square::draw() method.Inside Red::fill() method.Inside Green::fill() method.Inside Blue::fill() method.

抽象工厂模式的优缺点

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。

抽象工厂模式使用场景

1、QQ 的一键换皮肤，一下子就是换一整套皮肤。
2、生成不同操作系统的程序。

抽象工厂的注意事项

产品族难扩展，产品等级易扩展。

产品族

产品族定义

是指位于不同产品等级结构中，功能相关联的产品组成的家族。一般是位于不同的等级结构中的相同位置上。显然，每一个产品族中含有产品的数目，与产品等级结构的数目是相等的，形成一个二维的坐标系，水平坐标是产品等级结构，纵坐标是产品族。叫做相图。

当有多个不同的等级结构的产品时，如果使用工厂方法模式就势必要使用多个独立的工厂等级结构来对付这些产品的等级结构。如果这些产品等级结构是平行的，会导致多个平行的工厂等级结构。

抽象工厂模式使用同一个 工厂等级结构负责这些不同产品等级结构产品对象的创建。

对于每一个产品族，都有一个具体工厂。而每一个具体工厂创建属于同一个产品族，但是分属于不同等级结构的产品。

通过引进抽象工厂模式，可以处理具有相同（或者相似）等级结构的多个产品族中的产品对象的创建问题。

由于每个具体工厂角色都需要负责两个不同等级结构的产品对象的创建，因此每个工厂角色都需要提供两个工厂方法，分别用于创建两个等级结构的产品。既然每个具体工厂角色都需要实现这两个工厂方法，所以具有一般性，不妨抽象出来，移动到抽象工厂角色中加以声明。