设计模式读书笔记-----抽象工厂模式

转自： http://www.cnblogs.com/chenssy/archive/2013/06/03/3114681.html

在工厂方法模式中，我们使用一个工厂创建一个产品，也就是说一个具体的工厂对应一个具体的产品。但是有时候我们需要一个工厂能够提供多个产品对象，而不是单一的对象，这个时候我们就需要使用抽象工厂模式。

        在讲解抽象工厂模式之前，我们需要厘清两个概念：

        产品等级结构。产品的等级结构也就是产品的继承结构。例如一个为空调的抽象类，它有海尔空调、格力空调、美的空调等一系列的子类，那么这个抽象类空调和他的子类就构成了一个产品等级结构。

        产品族。产品族是在抽象工厂模式中的。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。比如，海尔工厂生产海尔空调。海尔冰箱，那么海尔空调则位于空调产品族中。

        产品等级结构和产品族结构示意图如下：

        一、基本定义                                                                                                                                                                                                          

        抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

        抽象工厂允许客户端使用抽象的接口来创建一组相关的产品，而不需要关系实际产出的具体产品是什么。这样一来，客户就可以从具体的产品中被解耦。

 

        二、模式结构                                                                                                                                                                                                              

        抽象工厂模式的UML结构图如下：

        模式结构说明。

        AbstractFactory：抽象工厂。抽象工厂定义了一个接口，所有的具体工厂都必须实现此接口，这个接口包含了一组方法用来生产产品。

        ConcreteFactory：具体工厂。具体工厂是用于生产不同产品族。要创建一个产品，客户只需要使用其中一个工厂完全不需要实例化任何产品对象。

        AbstractProduct：抽象产品。这是一个产品家族，每一个具体工厂都能够生产一整组产品。

        Product：具体产品。

 

        三、模式实现                                                                                                                                                                                                               

        依然是披萨店。为了要保证每家加盟店都能够生产高质量的披萨，防止使用劣质的原料，我们打算建造一家生产原料的工厂，并将原料运送到各家加盟店。但是加盟店都位于不同的区域，比如纽约、芝加哥。纽约使用一组原料，芝加哥使用另一种原料。在这里我们可以这样理解，这些不同的区域组成了原料家族，每个区域实现了一个完整的原料家族。

        首先创建一个原料工厂。该工厂为抽象工厂，负责创建所有的原料。

        PizzaIngredientFactory.java

 1 public interface PizzaIngredientFactory { 2     /* 3      * 在接口中，每个原料都有一个对应的方法创建该原料 4      */ 5     public Dough createDough();     6      7     public Sauce createSauce(); 8      9     public Cheese createCheese();10     11     public Veggies[] createVeggies();12     13     public Pepperoni createPepperoni();14     15     public Clams createClams();16 }

        原料工厂创建完成之后，需要创建具体的原料工厂。该具体工厂只需要继承PizzaIngredientFactory，然后实现里面的方法即可。

        纽约原料工厂：NYPizzaIngredientFactory.java。

 1 public class NYPizzaIngredientFactory implements PizzaIngredientFactory{ 2  3     @Override 4     public Cheese createCheese() { 5         return new ReggianoCheese(); 6     } 7  8     @Override 9     public Clams createClams() {10         return new FreshClams();11     }12 13     @Override14     public Dough createDough() {15         return new ThinCrustDough();16     }17 18     @Override19     public Pepperoni createPepperoni() {20         return new SlicedPepperoni();21     }22 23     @Override24     public Sauce createSauce() {25         return new MarinaraSauce();26     }27 28     @Override29     public Veggies[] createVeggies() {30         Veggies veggies[] =  {new Garlic(),new Onion(),new Mushroom(),new RefPepper()};31         return veggies;32     }33 34 }

    重新返回到披萨。在这个披萨类里面，我们需要使用原料，其他方法保持不变，将prepare()方法声明为抽象，在这个方法中，我们需要收集披萨所需要的原料。

        Pizza.java

 

 1 public abstract class Pizza { 2     /* 3      * 每个披萨都持有一组在准备时会用到的原料 4      */ 5     String name; 6     Dough dough; 7     Sauce sauce; 8     Veggies veggies[]; 9     Cheese cheese;10     Pepperoni pepperoni;11     Clams clams;12     13     /*14      * prepare()方法声明为抽象方法。在这个方法中，我们需要收集披萨所需要的原料，而这些原料都是来自原料工厂15      */16     abstract void prepare();17     18     void bake(){19         System.out.println("Bake for 25 munites at 350");20     }21     22     void cut(){23         System.out.println("Cutting the pizza into diagonal slices");24     }25     26     void box(){27         System.out.println("Place pizza in official PizzaStore box");28     }29 30     public String getName() {31         return name;32     }33 34     public void setName(String name) {35         this.name = name;36     }37 38 }

</pre><p style="margin: 10px auto; padding-top: 0px; padding-bottom: 0px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: verdana, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 25px;">        CheesePizza.java</p><div class="cnblogs_code" style="margin: 5px 0px; padding: 5px; background-color: rgb(245, 245, 245); border: 1px solid rgb(204, 204, 204); overflow: auto; font-family: 'Courier New' !important;"><div class="cnblogs_code_toolbar" style="margin: 5px 0px 0px; padding: 0px;"><span class="cnblogs_code_copy" style="margin: 0px; padding: 0px 5px 0px 0px; line-height: 1.8;"><a target=_blank title="复制代码" style="margin: 0px; padding: 0px; border: none !important;"><img src="http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif" alt="复制代码" style="margin: 0px; padding: 0px; border: none !important;" /></a></span></div><pre style="margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; word-wrap: break-word; font-family: 'Courier New' !important;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 1</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">public</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">class</span> CheesePizza <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">extends</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> Pizza{</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 2</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">    PizzaIngredientFactory ingredientFactory;</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 3</span>     <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 4</span>     <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">/*</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 5</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">     * 要制作披萨必须要有制作披萨的原料，而这些原料是从原料工厂运来的</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 6</span>      <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">*/</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 7</span>     <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">public</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> CheesePizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory){</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 8</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">this</span>.ingredientFactory =<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> ingredientFactory;</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 9</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">        prepare();</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">10</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">    }</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">11</span>     <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">12</span>     <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">/**</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">13</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">     * 实现prepare方法</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">14</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">     * prepare 方法一步一步地创建芝士比萨，每当需要原料时，就跟工厂要</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">15</span>      <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">*/</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">16</span>     <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">void</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> prepare() {</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">17</span>         System.out.println("Prepareing " +<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> name);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">18</span>         dough =<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> ingredientFactory.createDough();</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">19</span>         sauce =<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> ingredientFactory.createSauce();</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">20</span>         cheese =<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> ingredientFactory.createCheese();</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">21</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">    }</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">22</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">23</span> }

        Pizza的代码利用相关的工厂生产原料。所生产的原料依赖所使用的工厂，Pizza类根本不关心这些原料，它只需要知道如何制作披萨即可。这里，Pizza和区域原料之间被解耦。

        ClamPizza.java

 1  public class ClamPizza extends Pizza{ 2  3     PizzaIngredientFactory ingredientFactory; 4      5     public ClamPizza(PizzaIngredientFactory ingredientFactory){ 6         this.ingredientFactory = ingredientFactory; 7     } 8      9     @Override10     void prepare() {11         System.out.println("Prepare " + name);12         dough = ingredientFactory.createDough();13         sauce = ingredientFactory.createSauce();14         cheese = ingredientFactory.createCheese();15         clams = ingredientFactory.createClams();      16     }17 18 }

        做完披萨后，需要关注披萨店了。

        在披萨店中，我们依然需要关注原料，当地的披萨店需要和本地的原料工厂关联起来。

        PizzaStore.java

 

 1 public abstract class PizzaStore { 2     public Pizza orderPizza(String type){ 3         Pizza pizza; 4         pizza = createPizza(type); 5              6         pizza.prepare(); 7         pizza.bake(); 8         pizza.cut(); 9         pizza.box();10         11         return pizza;12     }13         14     /*15     * 创建pizza的方法交给子类去实现16      */17     abstract Pizza createPizza(String type);18 }

</pre><p style="margin: 10px auto; padding-top: 0px; padding-bottom: 0px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: verdana, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 25px;">        纽约的披萨店：NYPizzaStore.java</p><div class="cnblogs_code" style="margin: 5px 0px; padding: 5px; background-color: rgb(245, 245, 245); border: 1px solid rgb(204, 204, 204); overflow: auto; font-family: 'Courier New' !important;"><div class="cnblogs_code_toolbar" style="margin: 5px 0px 0px; padding: 0px;"><span class="cnblogs_code_copy" style="margin: 0px; padding: 0px 5px 0px 0px; line-height: 1.8;"><a target=_blank title="复制代码" style="margin: 0px; padding: 0px; border: none !important;"><img src="http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif" alt="复制代码" style="margin: 0px; padding: 0px; border: none !important;" /></a></span></div><pre style="margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; word-wrap: break-word; font-family: 'Courier New' !important;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 1</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">public</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">class</span> NYPizzaStore <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">extends</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> PizzaStore{</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 2</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 3</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">    @Override</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 4</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">    Pizza createPizza(String type) {</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 5</span>         Pizza pizza = <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">null</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">;</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 6</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">//</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 0);">使用纽约的原料工厂</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 7</span>         PizzaIngredientFactory ingredientFactory = <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">new</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> NYPizzaIngredientFactory();   </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 8</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">if</span>("cheese"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">.equals(type)){</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);"> 9</span>             pizza = <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">new</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> CheesePizza(ingredientFactory);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">10</span>             pizza.setName("New York Style Cheese Pizza"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">11</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">        }</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">12</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">else</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">if</span>("veggie"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">.equals(type)){</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">13</span>             pizza = <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">new</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> VeggiePizza(ingredientFactory);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">14</span>             pizza.setName("New York Style Veggie Pizza"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">15</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">        }</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">16</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">else</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">if</span>("clam"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">.equals(type)){</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">17</span>             pizza = <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">new</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> ClamPizza(ingredientFactory);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">18</span>             pizza.setName("New York Style Clam Pizza"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">19</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">        }</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">20</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">else</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">if</span>("pepperoni"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">.equals(type)){</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">21</span>             pizza = <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">new</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> PepperoniPizza(ingredientFactory);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">22</span>             pizza.setName("New York Style Pepperoni Pizza"<span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">);</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">23</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">        }</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">24</span>         <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 0, 255);">return</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;"> pizza;</span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">25</span> <span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8;">    }    </span><span style="margin: 0px; padding: 0px; line-height: 1.8; color: rgb(0, 128, 128);">26</span> }

        下图是上面的UML结构图。

 

        其中PizzaIngredientFactory是抽象的披萨原料工厂接口，它定义了如何生产一个相关产品的家族。这个家族包含了所有制作披萨的原料。

        NYPizzaIngredientFactory和ChicagoPizzaIngredientFactory是两个具体披萨工厂类，他们负责生产相应的披萨原料。

        NYPizzaStore是抽象工厂的客户端。

 

        四、模式优缺点                                                                                                                                                                                                         

        优点

           1、  抽象工厂隔离了具体类的生成，是的客户端不需要知道什么被创建。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的公共接口，因此只需要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。

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

        缺点

           添加新的行为时比较麻烦。如果需要添加一个新产品族对象时，需要更改接口及其下所有子类，这必然会带来很大的麻烦。

 

        五、模式使用场景                                                                                                                                                                                                 

        1.  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，这对于所有类型的工厂模式都是重要的。

        2.系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。

        3. 属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。

        4. 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具体实现。

 

        六、总结                                                                                                                                                                                                                          

        1、  抽象工厂模式中主要的优点在于具体类的隔离，是的客户端不需要知道什么被创建了。其缺点在于增加新的等级产品结构比较复杂，需要修改接口及其所有子类。