设计模式之六 --- 抽象工厂模式(Abstract Factory)

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每个模式都是针对一定问题的解决方案。抽象工厂模式面对的问题是多产品等级结构的系统设计。

在学习抽象工厂具体实例之前，应该明白两个重要的概念：产品族和产品等级。

产品族：是指位于不同产品等级结构中，功能相关联的产品组成的家族。比如AMD的CPU和ADM芯片的主板，组成一个家族。Intel的CPU和Intel芯片的主板，又组成一个家族。而这两个家族都来自于两个产品等级：CPU，主板。一个等级结构是由相同的结构的产品组成，示意图如下：



理解这个产品结构是理解抽象工厂模式的关键所在，从上图可以看出，抽象工厂模式的每个工厂创造出来的都是一族产品，而不是一个或者一组。组是可以随意组合的！其实工厂方法模式和抽象工厂模式就这点点差别。

【1】基本概念

抽象工厂模式是提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体类。

【2】简单分析

我们先看一下抽象工厂模式的UML结构图：



上图是 Abstract Factory 模式结构图，让我们可以进行更加方便的描述：

AbstractProduct: 抽象产品，它们都有可能有两种不同的实现。

ConcreteProduct:包括ProductA和ProductB， 对两个抽象产品的具体分类的实现。

AbstractFactory: 抽象工厂接口，它里面应该包含所有的产品创建的抽象方法。

ConcreteFactory: 包括ConcreteFactoryA和ConcreteFactoryB，具体的工厂，创建具有特定实现的产品对象。

【3】如何用java语言来实现该模式

背景：用一个分别对不同数据库(Oracle 或 SQL Server)中表( User 和 Department )的操作的实例来展示该设计模式。先看下代码的结构图：



3.1 首先定义两个抽象的产品类：IUser.java 和 IDepartment.java。

IUser.java的源码：

package com.andyidea.patterns.abstractproduct;

/**
* 抽象产品角色:User接口
* @author Andy.Chen
*
*/
public interface IUser {

}

IDepartment.java源码：

package com.andyidea.patterns.abstractproduct;

/**
* 抽象产品角色:Department接口
* @author Andy.Chen
*
*/
public interface IDepartment {

}

3.2 定义抽象工厂类：IDBFactory.java

package com.andyidea.patterns.abstractfactory;

import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IDepartment;
import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IUser;

/**
* 抽象工厂角色:工厂接口
* @author Andy.Chen
*
*/
public interface IDBFactory {

public IUser createUser();
public IDepartment createDepartment();
}

3.3创建具体产品角色类：OracleOfUser.java；OracleOfDepartment.java；SQLServerOfUser.java；SQLServerOfDepartment.java。分别继承IUser.java和IDepartment.java。

OracleOfUser.java源码：

package com.andyidea.patterns.concreteproduct;

import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IUser;

/**
* 具体产品角色:Oracle中的User
* @author Andy.Chen
*
*/
public class OracleOfUser implements IUser{

public OracleOfUser(){
System.out.println("Oracle工厂:在Oracle中操作User表.");
}

}

OracleOfDepartment.java源码：

package com.andyidea.patterns.concreteproduct;

import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IDepartment;

/**
* 具体产品角色:Oracle中的Department
* @author Andy.Chen
*
*/
public class OracleOfDepartment implements IDepartment{

public OracleOfDepartment(){
System.out.println("Oracle工厂:在Oracle中操作Department表.");
}

}

SQLServerOfUser.java源码：

package com.andyidea.patterns.concreteproduct;

import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IUser;

/**
* 具体产品角色:SQL Server中的User
* @author Andy.Chen
*
*/
public class SQLServerOfUser implements IUser{

public SQLServerOfUser(){
System.out.println("SQL Server工厂:在SQL Server中操作User表.");
}

}

SQLServerOfDepartment.java源码：

package com.andyidea.patterns.concreteproduct;

import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IDepartment;

/**
* 具体产品角色:SQL Server中的Department
* @author Andy.Chen
*
*/
public class SQLServerOfDepartment implements IDepartment{

public SQLServerOfDepartment(){
System.out.println("SQL Server工厂:在SQL Server中操作Department表.");
}

}

3.4 创建具体工厂类：OracleFactory.java和SQLServerFactory.java。

OracleFactory.java源码：

package com.andyidea.patterns.concretefactory;

import com.andyidea.patterns.abstractfactory.IDBFactory;
import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IDepartment;
import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IUser;
import com.andyidea.patterns.concreteproduct.OracleOfDepartment;
import com.andyidea.patterns.concreteproduct.OracleOfUser;

/**
* 具体工厂角色:Oracle工厂
* @author Andy.Chen
*
*/
public class OracleFactory implements IDBFactory{

@Override
public IUser createUser() {
return new OracleOfUser();
}

@Override
public IDepartment createDepartment() {
return new OracleOfDepartment();
}

}

SQLServerFactory.java源码：

package com.andyidea.patterns.concretefactory;

import com.andyidea.patterns.abstractfactory.IDBFactory;
import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IDepartment;
import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IUser;
import com.andyidea.patterns.concreteproduct.SQLServerOfDepartment;
import com.andyidea.patterns.concreteproduct.SQLServerOfUser;

/**
* 具体工厂角色:SQL Server工厂
* @author Andy.Chen
*
*/
public class SQLServerFactory implements IDBFactory{

@Override
public IUser createUser() {
return new SQLServerOfUser();
}

@Override
public IDepartment createDepartment() {
return new SQLServerOfDepartment();
}

}

3.5 客户端测试类：AbstractFactoryClient.java

package com.andyidea.patterns.client;

import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IDepartment;
import com.andyidea.patterns.abstractproduct.IUser;
import com.andyidea.patterns.concretefactory.OracleFactory;
import com.andyidea.patterns.concretefactory.SQLServerFactory;

/**
* 抽象工厂测试类
* @author Andy.Chen
*
*/
public class AbstractFactoryClient {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Welcome to Andy.Chen Blog!" +"\n"
+"Abstract Factory Patterns." +"\n"
+"-------------------------------");

IUser oracleUser,sqlUser;
IDepartment oracleDept,sqlDept;
OracleFactory of = new OracleFactory();
SQLServerFactory sf = new SQLServerFactory();

oracleUser = of.createUser();
oracleDept = of.createDepartment();
sqlUser = sf.createUser();
sqlDept = sf.createDepartment();
}
}

【4】程序运行结果：

Welcome to Andy.Chen Blog!
Abstract Factory Patterns.
-------------------------------
Oracle工厂:在Oracle中操作User表.
Oracle工厂:在Oracle中操作Department表.
SQL Server工厂:在SQL Server中操作User表.
SQL Server工厂:在SQL Server中操作Department表.

【5】总结

抽象工厂模式优点：

第一，易于交换产品系列，由于具体工厂类，例如IDBFactory factory = new OracleFactory()，在一个应用中只需要在初始化的时候出现一次，这就使得改变一个应用的具体工厂变得非常容易，它之需要改变具体工厂即可使用不同的产品配置。

第二，它让具体的创建实例与客户端分离，客户端是通过它们的抽象接口操纵实例，产品的具体类名也被具体工厂的实现分离，不会出现在客户端代码中。