设计模式随笔（三）：抽象工厂（Abstract Factory）

抽象工厂（Abstract Factory）

 

作者：Will Lee，QQ：31940767，EMail：[e-mail]

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1          模式简介

和Factory Method有别，Abstract Factory用于创建一系列产品对象。

这里的“一系列”，可以简单理解为多种类型，每种类型的对象都具有相同的接口，在面向对象设计中，它们具有共同的superclass。打个比方：帽子，上衣，裤子，是不同类型的产品，所有的帽子都能戴在头上（帽子的共性，-__-……），现在有一个服装厂，专门生产帽子、上衣和裤子，像帽子，它们又能生产儿童帽和成年帽……ok，这家服装厂能生产“一系列”的产品，这家服装厂就是Abstract Factory模式中的Factory角色。

 

Abstract Factory使用了Factory Method，所以它也具有“将具体对象创建操作从父类延缓到子类”的功效，同时，前者又扩展了后者，Abstract Factory往往包含多个Factory Method，所以Abstract Factory又能创建多种不同类型的对象。

 

2          模式结构

Abstract Factory模式结构如图1所示：

 

图1 Abstract Factory模式结构

 

看上去错综复杂，实际上设计层次很清晰：分两层，抽象层和实现层，从类的继承结构上，也不难看出本模式所涉及的两大角色：

1.         Product产品：有多种类型的产品，每种类型产品都从一个公共的superclass继承。Client通过AbstractProduct接口使用具体产品功能；

2.         Factory工厂：AbstractFactory声明一系列接口，每个接口相当于一种类型产品的Factory Method（参见我关于该模式的另一篇论述），比如CreateProductA是AbstractProductA类型产品的Factory Method。ConcreteFactory负责实现AbstractFactory声明的这些工厂方法，可能会有多种ConcreteFactory子类型，每种ConcreteFactory生产风格、特性一致的产品（比如儿童服装厂专门生产儿童帽子、儿童上衣、儿童裤…）。

 

Client客户程序统一面向AbstractFactory和AbstractProduct，这样Client不依赖于具体实现，就容易做到对扩展开放、多更改封闭，同时该模式也是DIP的体现。

 

3          核心思想

和Factory Method有些类似：

抽象工厂创建抽象产品，具体工厂创建具体产品（两个类层次，两种类继承结构）；

抽象工厂支持创建多种类型的抽象产品，具体工厂支持创建多种类型的具体产品（Factory对Product：一对多）；

客户统一面向抽象类层次（AbstractFactory和AbstractProduct），不依赖于具体实现层次（ConcreteFactory和ConcreteProduct）；

 

Abstract Factory模式使Client和具体产品类（含其创建操作）分离，使上层设计得以稳定，Client仅需针对接口编程，而无需针对实现编程；整个设计易于增加新的产品系列，比如在已有儿童系列服装产品的基础上，想增加成年系列服装产品，仅需要从AbstractFactory继承，增加一个成年服装厂即可，对原有儿童服装厂、产品以及客户没有影响。

 

Abstract Factory模式设计的程序难以增加新种类产品：整个工厂继承结构都需要修改。

 

4          实现关键点

1.         ConcreteFactory实现方式

每种类型的产品，通常只需要一个ConcreteFactory实例，所以，ConcreteFactory一般实现为Singletoon模式比较好。

 

2.         难以增加新的产品

前面说了，如果要增加一种新产品，需要在AbstractFactory中增加一个新的工厂方法，这和Factory Method模式中增加一种新产品就要增加一个Creator创建类道理是一样的。继而，所有的ConcreteFactory均需要修改，去实现该方法。

这在不断新增产品类型的场景下，几乎是不可容忍的！

 

和Factory Method一样，我们可以给工厂方法增加一个参数，用以指明产品类型，从而让一个工厂方法可以创建多种类型产品对象，这样或许可以减少新产品扩展带给我们的痛苦。但这种方法的副作用也很大：所有类型的产品必须拥有公共的superclass，不然让工厂方法返回什么类型呢？这在有些场景下很难，甚至行不通，因为如果Client想使用特定产品的操作，就需要进行向下类型转换，这是比较危险的。

 

很多时候，设计，就是在不同选择之间的权衡，设计，就是不断的面对一个又一个的十字路口！

 

5          相关设计模式

Abstract Factory模式使用并扩展了Factory Method模式；

实际上，如果采用给工厂方法增加参数的设计，那么Abstract Factory模式就等同于Factory Method；

Abstract Factory模式中的ConcreteFactory一般实现为Singleton模式；

 

6          设计样例

就以服装厂的比方为例。

有帽子、上衣、裤子三种产品，每种产品又分儿童、成年两类，使用Abstract Factory模式设计如图2所示。

 

图2 服装厂设计类图

 

主要是程序类框架的设计，具体属性、操作，这里不必过于关注，可根据实际需要增加或删除。代码样例，限于篇幅，此处略。