掌握抽象工厂模式，打造高效可扩展的软件帝国
2024-03-195发布于贵州 版权简介： 抽象设计模式是软件开发中的重要概念，它为构建灵活、可维护的软件系统提供了强大的支持。本文深入探讨了抽象设计模式的核心思想和应用技巧，旨在帮助读者更好地理解和运用这一设计模式。文章首先介绍了抽象设计模式的基本概念和原理，阐述了其在降低耦合度、提高可扩展性方面的优势。接着，通过具体实例展示了抽象设计模式在实际项目中的应用场景和效果，让读者能够直观地感受到其强大的实用价值。最后，文章总结了抽象设计模式的关键点和注意事项，为读者在实践中运用该模式提供了有益的指导。通过本文的学习，读者将能够更深入地理解抽象设计模式，提升软件开发的效率和质量。
- 抽象工厂（Abstract Factory）：提供一个接口，用于创建一些相关或相互依赖的对象家族，而不需要指定它们具体的类。
- 具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂的操作以生产具体的产品对象。
- 抽象产品（Abstract Product）：为一系列产品对象声明一个接口。
- 具体产品（Concrete Product）：抽象产品的子类，定义用于生产的具体产品对象。
- 客户（Client）：仅使用由抽象工厂和抽象产品类声明的接口。
- 定义抽象产品，确定产品家族中的不同产品。
- 创建抽象工厂类，定义创建抽象产品的接口。
- 实现具体工厂类，每个工厂类负责创建不同的产品变体。
- 客户端代码通过抽象工厂和抽象产品类接口与工厂和产品交互。
- 隔离具体类的生成：客户端不需要知道它所使用的对象的具体类，只需要关心所使用对象的接口。
- 易于交换产品系列：因为具体的工厂类都派生自同一个抽象类，可以很容易地更换使用的工厂类来切换整个产品系列。
- 增强一致性：产品在一系列中一致地创建，这保证了客户端始终只使用同一产品系列中的对象。
- 难以支持新种类的产品：如果需要添加额外的产品到系列中，抽象工厂和所有具体工厂类都需要改变，这违反了开闭原则。
一、案例
场景：造一辆汽车（买零件来组装），汽车有很多的零组成，成百上千个零件相互依赖配合工作，比如发动机和变速箱。
选择零件时，每个零件的品牌、规格 等如何才能选择到合适的搭配才能配合正常工作，也就是说汽车是一个整体，每个零件之间有关联的。1.1 示例代码
汽车零件有成百上升个，这里只举例发动机和变速箱。市面上有各种品牌的发动机和变速箱，同一品牌还有各种型等，这里举两个。1.1.1 简单工厂实现
发动机接口：plain
public interface EngineApi {
void run();
}
丰田发动机和丰田变速箱：
plain
public class ToyotaEngineApiImpl implements EngineApi {
@Override
public void run() {
System.out.println("丰田发动机工作了");
}
}
public class ToyotaGearboxApiImpl implements GearboxApi {
@Override
public void run() {
System.out.println("丰田变速箱工作了");
}
}
# 二、模式讲解
## 2.1 功能
功能： 为一系列相关对象或相互依赖的对象创建一个接口。
接口内的方法是一系列相互依赖和约束的方法。
2.2 抽象工厂模式的结构及说明
- AbstractFactory：抽象工厂，定义创建一系列产品对象的操作接口。
- FactoryA：具体的工厂，实现抽象工厂定义的方法，具体实现一系列产品对象的创建。
- AbstractProduct：定义类产品对象的接口。
- ProductA：具体的产品实现对象，通常在具体工厂里面，会选择具体的产品实现对象，来创建符合抽象工厂定义的方法返回的产品类型的对象。
- Client：客户端，主要使用抽象工厂来获取一系列所需要的产品对象，然后面向这些产品对象的接口编程，以实现需要的功能。
2.3 示例代码程序结构图
- 需要创建一系列相互依赖的对象：当一组对象之间存在依赖关系，并且需要保证这些对象是兼容的，抽象工厂模式可以用来创建这些对象的族群。
- 希望实现多个产品族的变化：抽象工厂模式允许你定义多个工厂类，每个工厂类可以创建不同的产品族，从而可以实现对产品族的变化。
- 需要切换产品组合：通过使用抽象工厂模式，可以很方便地切换不同的产品组合，而无需修改已有的客户端代码。
- 封装了对象的创建过程：客户端只需关注抽象工厂类和抽象产品类，而无需关心具体的创建细节，将对象创建的过程封装在工厂类中，提供了更高的封装性和抽象性。
- 符合开闭原则：抽象工厂模式对于新增新的产品族非常方便，只需创建对应的新的工厂类即可，并且不需要修改已有的代码，符合开闭原则。
- 保持产品族的一致性：通过抽象工厂模式创建的产品族中的产品具有一定的约束关系，保证了产品的一致性，避免了不兼容的产品组合。
2.4 抽象工厂模式与简单工厂模式
抽象工厂模式和简单工厂模式是两种常见的设计模式，它们在对象的创建和管理上有一些不同之处。1. 目的和应用场景：
- 简单工厂模式（Simple Factory Pattern）旨在根据给定的参数来创建单一类型的对象实例。它适用于需要根据条件创建不同类型的对象的情况，但它并没有分离对象的创建和使用，违反了单一职责原则。
- 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）旨在创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需显式指定其具体类。它适用于需要创建一组相关的产品对象，并且需要确保这些产品是兼容的情况。
2. 结构与实现：
- 简单工厂模式通常由一个工厂类通过静态方法来创建对象，客户端通过调用工厂类的方法并传入相应的参数来获得所需的对象。
- 抽象工厂模式通常由一组抽象工厂和一组具体工厂类组成，每个具体工厂负责创建一组特定的产品。
3. 灵活性与扩展性：
- 简单工厂模式的灵活性相对较低，因为一旦需要添加新类型的产品，通常需要修改工厂类的静态方法。
- 抽象工厂模式支持产品族的概念，可以非常容易地添加新的产品族，只需要新增对应的具体工厂类即可，而不需要修改客户端代码。
2.5 抽象工厂模式与工厂方法模式
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）和工厂方法模式（Factory Method Pattern）虽然同属于创建型设计模式，旨在解耦对象的创建和使用，但两者在目的、实现方式及应用场景上存在明显区别： 1. 目的： + 工厂方法模式的目的是允许一个类在不知道将要创建的对象的具体类型的情况下，推迟其实例化到子类中进行。 + 抽象工厂模式的目的是创建一系列相关或者相互依赖的对象，而不需要指定它们具体的类。2. 实现方式：
- 工厂方法模式定义了一个用于创建对象的接口，但由子类决定实例化哪一个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
- 抽象工厂模式提供了一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而不需要指定它们具体的类。它通常包含多个工厂方法来创建一系列不同的产品。
3. 应用场景：
- 工厂方法模式主要用于单一产品的创建情形，即客户端只需要一个产品，而具体哪个产品则由具体工厂类在运行时决定。
- 抽象工厂模式适用于创建一组产品（产品族），这些产品设计成合作使用的，客户端需要多个产品对象，这些对象要按照一定的方式配合工作。
5. 扩展难度：
- 工厂方法模式较容易扩展，引入新的产品类型只需要添加相应的具体工厂类和产品类即可。
- 抽象工厂模式相对难以扩展，如果需要添加新的产品系列，需修改抽象工厂的接口以及所有的实现类，这会违反开闭原则。
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