設計模式之抽象工廠模式（工廠模式Plus）

抽象工廠模式

抽象工廠模式（Abstract Factory Pattern）是圍繞一個超級工廠創建其他工廠。該超級工廠又稱爲其他工廠的工廠。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。

在抽象工廠模式中，接口是負責創建一個相關對象的工廠，不需要顯式指定它們的類。每個生成的工廠都能按照工廠模式提供對象。

意圖：提供一個創建一系列相關或相互依賴對象的接口，而無需指定它們具體的類。

主要解決：主要解決接口選擇的問題。

何時使用：系統的產品有多於一個的產品族，而系統只消費其中某一族的產品。

如何解決：在一個產品族裏面，定義多個產品。

關鍵代碼：在一個工廠裏聚合多個同類產品。

應用實例：工作了，爲了參加一些聚會，肯定有兩套或多套衣服吧，比如說有商務裝（成套，一系列具體產品）、時尚裝（成套，一系列具體產品），甚至對於一個家庭來說，可能有商務女裝、商務男裝、時尚女裝、時尚男裝，這些也都是成套的，即一系列具體產品。假設一種情況（現實中是不存在的，要不然，沒法進入共產主義了，但有利於說明抽象工廠模式），在您的家中，某一個衣櫃（具體工廠）只能存放某一種這樣的衣服（成套，一系列具體產品），每次拿這種成套的衣服時也自然要從這個衣櫃中取出了。用 OOP 的思想去理解，所有的衣櫃（具體工廠）都是衣櫃類的（抽象工廠）某一個，而每一件成套的衣服又包括具體的上衣（某一具體產品），褲子（某一具體產品），這些具體的上衣其實也都是上衣（抽象產品），具體的褲子也都是褲子（另一個抽象產品）。

優點：當一個產品族中的多個對象被設計成一起工作時，它能保證客戶端始終只使用同一個產品族中的對象。

缺點：產品族擴展非常困難，要增加一個系列的某一產品，既要在抽象的 Creator 里加代碼，又要在具體的裏面加代碼。

使用場景： 1、QQ 換皮膚，一整套一起換。 2、生成不同操作系統的程序。

注意事項：產品族難擴展，產品等級易擴展。

實現

我們將創建 Shape 和 Color 接口和實現這些接口的實體類。下一步是創建抽象工廠類 AbstractFactory。接着定義工廠類 ShapeFactory 和 ColorFactory，這兩個工廠類都是擴展了 AbstractFactory。然後創建一個工廠創造器/生成器類 FactoryProducer。

AbstractFactoryPatternDemo，我們的演示類使用 FactoryProducer 來獲取 AbstractFactory 對象。它將向 AbstractFactory 傳遞形狀信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便獲取它所需對象的類型。同時它還向 AbstractFactory 傳遞顏色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便獲取它所需對象的類型。

步驟 1

爲形狀創建一個接口。

Shape.java

public interface Shape { void draw(); }

步驟 2

創建實現接口的實體類。

Rectangle.java

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

Square.java

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }

Circle.java

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

步驟 3

爲顏色創建一個接口。

Color.java

public interface Color {
   void fill();
}

步驟4

創建實現接口的實體類。

Red.java

public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

Green.java

public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

Blue.java

public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

步驟 5

爲 Color 和 Shape 對象創建抽象類來獲取工廠。

AbstractFactory.java

public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape) ;
}

步驟 6

創建擴展了 AbstractFactory 的工廠類，基於給定的信息生成實體類的對象。

ShapeFactory.java

public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

ColorFactory.java

public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

步驟 7

創建一個工廠創造器/生成器類，通過傳遞形狀或顏色信息來獲取工廠。

FactoryProducer.java

public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

步驟 8

使用 FactoryProducer 來獲取 AbstractFactory，通過傳遞類型信息來獲取實體類的對象。

AbstractFactoryPatternDemo.java

public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //獲取形狀工廠
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
 
      //獲取形狀爲 Circle 的對象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //調用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //獲取形狀爲 Rectangle 的對象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //調用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
      
      //獲取形狀爲 Square 的對象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //調用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
 
      //獲取顏色工廠
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
 
      //獲取顏色爲 Red 的對象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
 
      //調用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();
 
      //獲取顏色爲 Green 的對象
      Color color2 = colorFactory.getColor("Green");
 
      //調用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();
 
      //獲取顏色爲 Blue 的對象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
 
      //調用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

步驟 9

執行程序，輸出結果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.