关于抽象工厂模式的定义和实现

前言

大部分摘自：《设计模式之禅》 这本书

抽象工厂模式的定义

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。

一个好理解的例子：

讲了女娲造人的故事。人是造出来了，世界也热闹了，可是低头一看，都是清一色的类型，
缺少关爱、仇恨、喜怒哀乐等情绪，人类的生命太平淡了，女娲一想，猛然一拍脑袋，
忘记给人类定义性别了，那怎么办？抹掉重来，于是人类经过一次大洗礼，所有的人种都消灭掉了，世界又是空无一物，寂静而又寂寞。

由于女娲之前的准备工作花费了非常大的精力，比如准备黄土、八卦炉等，从头开始建立所有的事物也是不可能的，那就想在现有的条件下重新造人，尽可能旧物利用嘛。
人种(Produet产品类)应该怎么改造呢？怎么才能让人类有爱有恨呢？是神仙当然有办法了，定义互斥的性别，然后在每个个体中埋下一颗种子：异性相吸，成熟后就一定会去找个异性(这就是我们说的爱情原动力)。从设计角度来看，一个具体的对象通过两个座标就可以确定：肤色和性别。

产品类分析完毕了，生产的工厂类(八卦炉)该怎么改造呢?只有一个生产设备，要么生产出来的全都是男性，要么都是女性。那不行呀，这么翻天覆地的改造就是为了产生不同性别的人类。有办法了！把目前已经有的生产设备八卦炉拆开，于是女娲就使用了“八卦复制术”，把原先的八卦炉一个变两个，并且略加修改，就成了女性八卦炉(只生产女性人种)和男性八卦炉(只生产男性人种)，于是乎女娲就开始准备生产了。

首先是人的抽象类：

  	public abstract class Human
    {
        public abstract void GetColor();
        public abstract void GetGender();

        public void Eat()
        {
            Console.WriteLine("吃饭咯！");
        }
    }

不同肤色人种的抽象类：

	public abstract class YellowHuman : Human
    {
        public override void GetColor()
        {
            Console.WriteLine("我是黄种人！");
        }
    }
	public abstract class WhiteHuman : Human
    {
        public override void GetColor()
        {
            Console.WriteLine("我是白种人！");
        }
    }

不同肤色不同性别的人类：

	public class FeMaleYellowHuman : YellowHuman
    {
        public override void GetGender()
        {
            Console.WriteLine("一名女性黄种人！");
        }
    }
    
    public class MaleYellowHuman : YellowHuman
    {
        public override void GetGender()
        {
            Console.WriteLine("一名男性黄种人！");
        }
    }

	public class FeMaleWhiteHuman : WhiteHuman
    {
        public override void GetGender()
        {
            Console.WriteLine("一名女性白种人！");
        }
    }
    
    public class MaleWhiteHuman : WhiteHuman
    {
        public override void GetGender()
        {
            Console.WriteLine("一名男性白种人！");
        }
    }

八卦炉的定义：

 	public interface IHumanFactory
    {
        public Human CreateWhiteHuman();

        public Human CreateYellowHuman();
    }

创建男性、女性的八卦炉：

 	public class MaleHumanFactory : IHumanFactory
    {
        public Human CreateWhiteHuman()
        {
            return new MaleWhiteHuman();
        }

        public Human CreateYellowHuman()
        {
            return new MaleYellowHuman();
        }
    }

	public class FeMaleHumanFactory : IHumanFactory
    {
        public Human CreateWhiteHuman()
        {
            return new FeMaleWhiteHuman();
        }

        public Human CreateYellowHuman()
        {
            return new FeMaleYellowHuman();
        }
    }

客户端调用：

 class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 男性人类生成工厂
            IHumanFactory maleHumanFactory = new MaleHumanFactory();
            Human maleWhiteHuman = maleHumanFactory.CreateWhiteHuman();
            maleWhiteHuman.GetColor();
            maleWhiteHuman.GetGender();
            maleWhiteHuman.Eat();

            Human maleYellowHuman = maleHumanFactory.CreateYellowHuman();
            maleYellowHuman.GetColor();
            maleYellowHuman.GetGender();
            maleYellowHuman.Eat();

            // 女性人类生成工厂
            IHumanFactory feMaleHumanFactory = new FeMaleHumanFactory();
            Human feMaleWhiteHuman = feMaleHumanFactory.CreateYellowHuman();
            feMaleWhiteHuman.GetColor();
            feMaleWhiteHuman.GetGender();
            feMaleWhiteHuman.Eat();

            Human feMaleYellowHuman = feMaleHumanFactory.CreateYellowHuman();
            feMaleYellowHuman.GetColor();
            feMaleYellowHuman.GetGender();
            feMaleYellowHuman.Eat();
        }
    }

执行结果：

各种肤色的男性、女性都制造出来了，两性之间产生了相互吸引力，于是情感产生，这个世界就多了-种小说的题材“爱情”。回头来想想我们的设计，不知道大家有没有去过工厂，每个工厂分很多车间，每个车间又分多条生产线，分别生产不同的产品，我们可以把八卦炉比喻为车间，把八卦炉生产的工艺(生产白人、黑人还是黄人)称为生产线，如此来看就是一个女性生产车间，专门生产各种肤色的女性，一个是男性生产车间，专门生产各种肤色男性，生产完毕就可以在系统外组装，什么是组装？嘿嘿，自己思考！
在这样的设计下，各个车间和各条生产线的职责非常明确，在车间内各个生产出来的产品可以有耦合关系，你要知道世界上黑、黄、白人种的比例是:1:4:6， 那这就需要女娲娘娘在烧制的时候。就要做好比例分配，在一个车间内协调好。这就是抽象工厂模式。

抽象工厂模式的通用类图

抽象工厂模式的优缺点

优点：

• 良好的封装性，每个产品的实现类不是高层模块要关心的，它要关心的是什么?是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来（如上面通用类图），这由谁负责呢？工厂类，只要知道工厂类是谁，我就能创建出一个需要的对象，省时省力，优秀设计就应该如此。
• 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，不能让女盛男衰，否则女性的优点不就体现不出来了吗?那在抽象工厂模式，就应该有这样的一个约束:每生产1个女性，就同时生产出1.2个男性，这样的生产过程对调用工厂类的高层模块来说是透明的，它不需要知道这个约束，我就是要一个黄色女性产品就可以了，具体的产品族内的约束是在工厂内实现的。

缺点：

抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，为什么这么说呢?我们以通用代码为例，如果要增加一个产品C，也就是说产品家族由原来的2个增加到3个，看看我们的程序有多大改动吧！
抽象类AbstractCreator要增加一个方法createProductC()，,然后两个实现类都要修改，想想看，这严重违反了开闭原则，而且我们一直说明抽象类和接口是一个契约。 改变契约，所有与契约有关系的代码都要修改，那么这段代码叫什么？叫“有毒代码”，只要与这段代码有关系，就可能产生侵害的危险!

抽象工厂模式的使用场景

抽象工厂模式的使用场景定义非常简单：一个对象族(或是一组没有任何关系的对象)都有相同的约束，则可以使用抽象工厂模式。什么意思呢？例如一个文本编辑器和一个图片处理器，都是软件实体，但是linux下的文本编辑器和Windows下的文本编辑器虽然功能和界面都相同，但是代码实现是不同的，图片处理器也有类似情况。也就是具有了共同的约束条件：操作系统类型。于是我们可以使用抽象工厂模式，产生不同操作系统下的编辑器和图片处理器。

一个模式在什么情况下才能够使用，是很多读者比较困惑的地方。抽象工厂模式是一个简单的模式，使用的场景非常多，大家在软件产品开发过程中，涉及不同操作系统的时候，都可以考虑使用抽象工厂模式。
例如一个应用，需要在三个不同平台(Windows、 Linux、 Android (Google发布的智能终端操作系统) )上运行，你会怎么设计?分别设计三套不同的应用?非也，通过抽象工厂模式屏蔽掉操作系统对应用的影响。三个不同操作系统上的软件功能、应用逻辑、UI都应该是非常类似的，唯一不同的是调用不同的工厂方法，由不同的产品类去处理与操作系统交互的信息。

使用抽象工厂模式的注意事项

在抽象工厂模式的缺点中，我们提到抽象工厂模式的产品族扩展比较困难，但是一定要清楚，是产品族扩展困难，而不是产品等级。在该模式下，产品等级是非常容易扩展的，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，纵向扩展困难。
以人类为例子，产品等级中只有男、女两个性别，现实世界还有一种性别：双性人，既是男人也是女人(俗语就是阴阳人)，那我们要扩展这个产品等级也是非常容易的，增加三个产品类，分别对应不同的肤色，然后再创建一个工厂
类，专门负责不同肤色人的双性，人的创建任务，完全通过扩展来实现需求的变更，从这一点上看，抽象工厂模式是符合开闭原则的。