【java设计模式】之 抽象工厂（Abstract Factory）模式

1. 女娲的失误

上一节学习了工厂模式，女娲运用了该模式成功创建了三个人种，可是问题来了，她发现没有性别……这失误也忒大了点吧……竟然没有性别，那岂不是……无奈，只好抹掉重来了，于是所有人都被消灭掉了，重新造人。

女娲开始分析了，既然要区别男女，那么生产人种的工厂（八卦炉）要重新改造了，因为一个设备要么全男性，要么全女性。所以只能将八卦炉拆开了，把原先的一个变两个，并且略加修改，变成女性八卦炉和男性八卦炉，这样就可以了。于是女娲开始准备生产了，她先画了个示意图如下：

这个图虽然有点大，但是不复杂，她将HumanFactory接口用两个新的接口继承，分别带有男性和女性特征；将原来具体的Human类也改成了抽象类，用两个具体的Human类去继承。下面我们看看女娲的实现：

先看Human接口和它的几个抽象类：

//定义抽象人类接口
public interface Human {
    public void getColor();
    public void talk();
    public void getSex(); //多了个性别
}  

//定义抽象黄种人类
public abstract class AbstractYellowHuman implements Human {
    @Override
    public void getColor() {
        System.out.println("Yellow color");
    }
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("Yellow people");
    }
}
//抽象黑种人和白种人就不写了，跟抽象黄种人道理一样
//略  

//黄种人男性类
public class MaleYellowHuman extends AbstractYellowHuman {
    @Override
    public void getSex() {
        System.out.println("Yellow man!");
    }
}
//黄种人女性类略  

以上省略了类似的代码，实现方式都一样，很简单，就不啰嗦了，到此为止，女娲把人种都定义好了，下面就是去定义八卦炉了：

//抽象工厂接口的定义
public interface HumanFactory {
    public Human createYellowHuman();
    public Human createBlackHuman();
    public Human createWhiteHuman();
}  

//生产女性的八卦炉
public class FemaleFactory implements HumanFactory {
    @Override
    public Human createYellowHuman() {
        return new FemaleBlackHuman();
    }
    @Override
    public Human createBlackHuman() {
        return new FemaleBlackHuman();
    }
    @Override
    public Human createWhiteHuman() {
        return new FemaleWhiteHuman();
    }
}  

//生产男性的八卦炉
public class MaleFactory implements HumanFactory {
    @Override
    public Human createYellowHuman() {
        return new MaleYellowHuman();
    }
    @Override
    public Human createBlackHuman() {
        return new MaleBlackHuman();
    }
    @Override
    public Human createWhiteHuman() {
        return new MaleWhiteHuman();
    }
}  

好了，现在人种有了，八卦炉也有了，女娲终于可以再次造人了！

public class NvWa {
    public static void main(String[] args) {
        HumanFactory maleHumanFactory = new MaleFactory(); //第一条生产线：男性生产线
        HumanFactory femaleHumanFactory = new FemaleFactory(); //第二条生产线：女性生产线  

                //生产线建立完毕，开始造人
        Human maleYellowHuman = maleHumanFactory.createYellowHuman(); //造黄色男性
        Human femaleYellowHuman = femaleHumanFactory.createYellowHuman(); //造黄色女性  

        System.out.println("--生产一个黄色女性--");
        femaleYellowHuman.getColor();
        femaleYellowHuman.talk();
        femaleYellowHuman.getSex();  

        System.out.println("--生产一个黄色男性--");
        maleYellowHuman.getColor();
        maleYellowHuman.talk();
        maleYellowHuman.getSex();
        /*
         * ……
         */
    }
}  

到这里，抽象工厂模式的思路算是理清了，下面看看抽象工厂模式的定义。

2. 抽象工厂模式的定义

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种比较常用的模式，其定义如下：

Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes. 即为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定它们的具体类。它的通用类图如下：

抽象工厂模式是工厂模式的升级版，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。我们来看看抽象工厂欧式的通用源代码，首先有两个互相影响的产品线（也叫产品族），例如汽车的左门和右门，这两个数量应该是相等的——两个对象之间的约束，每个型号的车门都是不一样的，这是产品等级结构约束的，我们先看看两个产品族的类图：

注意类图上的圈圈、框框相对应，两个抽象的产品类可以有关系，例如共同继承或实现一个抽象类或接口，其源代码如下：

public abstract class AbstractProductA {
    //每个产品共有的方法
    public void shareMethod() {  

    }
    //每个产品相同的方法，不同的实现
    public abstract void doSomething();
}   

两个具体的产品实现类的代码如下：

public class productA1 extends AbstractProductA {
    public abstract void doSomething(){
        System.out.println("产品A1的实现方法");
    }
}   

public class productA2 extends AbstractProductA {
    public abstract void doSomething(){
        System.out.println("产品A2的实现方法");
    }
}   

产品B与此类似，不再赘述。抽象工厂类AbstractCreator的职责是定义每个工厂要实现的功能，在通用代码中，抽象工厂类定义了两个产品族的产品创建，如下：

public abstract class AbstractCreator {
    //创建A产品家族
    public abstract AbstracProductA createProductA();
    //创建B产品家族
    public abstract AbstracProductB createProductB();
    //如果有N个产品族，这里就应该有N个创建方法
}   

如何创建一个产品呢？这是由具体的实现类来完成的，Creator1和Creator2代码如下：

public class Creator1 extends AbstractCreator {
    //只生产产品等级为1的A产品
    public AbstracProductA createProductA(){
        return new ProductA1();
    }
    //只生产产品等级为1的B产品
    public AbstracProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}   

public class Creator2 extends AbstractCreator {
    //只生产产品等级为1的A产品
    public AbstracProductA createProductA(){
        return new ProductA2();
    }
    //只生产产品等级为1的B产品
    public AbstracProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}   

注：有M个产品等级就应该有M个实现工厂类，在每个实现工厂中，实现不同产品族的生产任务。

在具体的业务中就可以生产一个与实现无关的对象了，如：

public class AbstractFactoryTest {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractCreator creator1 = new Creator1();
        AbstractCreator creator2 = new Creator2();
        AbstractProductA a1 = creator1.createProductA();
        AbstractProductA a2 = creator2.createProductA();  

        AbstractProductB b1 = creator1.createProductB();
        AbstractProductB b2 = creator2.createProductB();  

        //……
    }
}  

3. 抽象工厂模式的优缺点

3.1 优点

1）封装性。每个产品的实现类不是高层模块要关心的，它要关心的是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来的，这都由工厂类负责的，只要知道工厂类是谁，我就能创建一个需要的对象，省时省力。

2）产品族内的约束为非公开状态。例如生产男女比例的问题上，猜想女娲娘娘肯定有自己的打算，那么在抽象工厂模式中，这些约束都在工厂内里面实现的。

3.2 缺点

抽象工厂模式最大的缺点就是产品族扩展非常困难。如果我们要增加一个产品C，也就是说产品族由原来的A和B增加到3个，那么我们首先要在抽象类AbstractCreator中增加createProductC()方法，然后两个实现类都要修改……说到这里，已经知道了扩展的弊端了……

注意这里是产品族扩展比较困难，而不是产品等级扩展困难。产品等级扩展还是非常容易的，增加一个产品等级，只要增加一个工厂类负责新增加出来的产品生产任务即可。也就是说横向扩展容易，纵向扩展难。

抽象工厂模式就介绍这么多，如有错误之处，欢迎留言指正~