设计模式之抽象工厂模式

        在前面两篇博文中，我记录了简单工厂模式和工厂方法模式这两种设计模式，这两种设计模式用我自己的理解就是：

        简单工厂模式用一个工厂类实现了生产多个不同产品的功能，只要为工厂类提供不同的参数，就可以根据这个参数返回不同的产品，比如加减乘除这四种运算，就是四个不同的产品类，可以为他们抽象出一个共同的基类（或接口），该类（或接口）中定义了这四个类共有的方法getResult()，和运算需要的变量number1、number2，简单工厂模式就是提供一个OperationFactory类，该工厂类提供了一个生产不同运算类的方法createOperator()，通过传不同的参数，返回不同的运算类。

        简单工厂类的应用虽然很广，但是它违反了设计模式中的一个基本原则：开放封闭原则，即设计模式要满足面向扩展开放，面向修改封闭。但是当我们需要增加一个新的运算类时，很明显，工厂类就需要做修改了，createOperator()方法需要根据传入的参数，生成新的运算类。

        为了让简单工厂模式能不违反开放封闭原则，工厂方法模式就产生了。

        工厂方法模式将工厂也抽象出来，而不是像简单工厂模式那样只有一个工厂类，工厂方法模式通过抽象出一个IFactory，将需要生产的不同产品，都为其写不同的工厂类，这些工厂类的基类都是IFactory，这样，如果我们再要增加新的运算类时，就不用修改已有的工厂类了，而是写一个新的工厂类，用于生产这个新的运算类。

        工厂方法模式虽然避免了简单工厂模式违反的开放封闭原则，但是在某些情况下，还是有一定的局限，比如下面的例子：

        数据库中有User表，包含ID和Name字段，针对User的操作，有插入User到数据库和从数据库取对应ID的User这两种，当我们的程序需要从SqlServer数据库切换到Access数据库时，怎么用合理的设计模式让代码能复用呢？如果用工厂方法模式，我们应该这么做：

        1、将对User的操作抽象出来，设计接口IUser，其中包含两个方法的声明：insertUser(User user)、getUser(int id)

        2、为SqlServer和Access分别编写不同的操作类SqlServerUser、AccessUser，且这两个操作类都实现了IUser接口，对User的插入和获取，我们可以使用IUser类来完成，而不必关心到底是哪种数据库了

        3、抽象出一个工厂IFactory，包含方法createUser()，然后分别为SqlServerUser和AccessUser类编写对应的工厂类SqlServerFactory、AccessFactory，由这两个工厂类来生产第二步中的SqlServerUser类和AccessUser类

        到这里基本上就完成了，抽象出来的IUser和IFactory，达到了代码的复用，而且使代码中对数据库的操作，可以不必关心到底是操纵的哪种数据库，上面的模式对应的UML类图如下：

        但是，当我们的数据库中需要增加表的时候，该怎么办呢？如果有一张部门表Department，对部门的操作也有插入和获取这两种，这时候，我们可以在IFactory接口中去声明新的方法createDepartment()，由SqlServerFactory和AccessFactory去复写该方法并生产不同数据库对应的部门操作类，和User一样，对于Department，也要抽象出一个IDepartment接口，声明对Department操作的insert和get方法，这时候，上面的UML类图就变成如下的模式了：

这就是抽象工厂模式。

§模式动机：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，工厂方法也具有唯一性，一般情况下，一个具体工厂中只有一个工厂方法或者一组重载的工厂方法。但是有时候我们需要一个工厂可以提供多个产品对象，而不是单一的产品对象。

§抽象工厂模式(Abstract FactoryPattern)：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式。

抽象工厂模式的优点如下：

§抽象工厂模式的主要优点是隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易。

§所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。另外，应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的，因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。

抽象工厂模式的缺点如下：

§抽象工厂模式的缺点是在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂以便生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来很多不便。

§开闭原则的倾斜性（增加新的工厂和产品族容易，增加新的产品等级结构麻烦）

§在以下情况下可以使用抽象工厂模式：

§一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有形态的工厂模式都很重要。

§系统有多于一个的产品族，而客户端只消费其中某一产品族。

§系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于实现。

模式结构