Java特性之设计模式【抽象工厂模式】

一、抽象工厂模式

概述

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象

抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体实现类。通过使用抽象工厂模式，可以将客户端与具体产品的创建过程解耦，使得客户端可以通过工厂接口来创建一族产品

主要解决：主要解决接口选择的问题

何时使用：我们明确地计划不同条件下创建不同实例时

优缺点

优点：

当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象

缺点：

产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码

1. 各个角色介绍

1.1 抽象工厂（Abstract Factory）

声明了一组用于创建产品对象的方法，每个方法对应一种产品类型。抽象工厂可以是接口或抽象类

1.2 具体工厂（Concrete Factory）

实现了抽象工厂接口，负责创建具体产品对象的实例

1.3 抽象产品（Abstract Product）

定义了一组产品对象的共同接口或抽象类，描述了产品对象的公共方法

1.4 具体产品（Concrete Product）

实现了抽象产品接口，定义了具体产品的特定行为和属性

2. UML图

将创建 Shape 和 Color 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer

AbstractFactoryPatternDemo 类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型

3. 具体例子和代码

角色分配

• Shape：形状接口

  • Circle：圆形（实现形状接口）
  • Rectangle：三角形（实现形状接口）
  • Square：正方形（实现形状接口）

• Color：形状接口

  • Red：圆形（实现形状接口）
  • Green：三角形（实现形状接口）
  • Blue：正方形（实现形状接口）

• AbstractFactory：抽象工厂

  • ColorFactory：颜色工厂
  • ShapeFactory：形状工厂

• FactoryProducer：工厂生产者

3.1 形状接口以及实现类

• Shape

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 形状接口
 */
public interface Shape {

    /**
     * 绘图
     */
    void draw();

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Circle

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 实现形状接口-圆形
 */
public class Circle implements Shape {

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

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Rectangle

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 实现形状接口-长方形
 */
public class Rectangle implements Shape {

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

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Square

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 实现形状接口-正方形
 */
public class Square implements Shape {

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

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

3.2 颜色接口以及实现类

• Color

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 颜色接口
 */
public interface Color {

    /**
     * 颜色填充
     */
    void fill();

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Red

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 继承颜色接口-红色
 */
public class Red implements Color {

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

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Green

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 继承颜色接口-绿色
 */
public class Green implements Color {

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

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

• Blue

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 继承颜色接口-蓝色
 */
public class Blue implements Color {

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

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

3.3 抽象工厂类以及实现类

• AbstractFactory

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 抽象工厂
 */
public abstract class AbstractFactory {

    /**
     * 构造颜色实体
     *
     * @param color 颜色名称
     * @return 颜色实体
     */
    public abstract Color getColor(String color);

    /**
     * 构造形状实体
     *
     * @param shape 形状名称
     * @return 形状实体
     */
    public abstract Shape getShape(String shape);

}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

• ColorFactory

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 颜色工厂
 */
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;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

• ShapeFacotry

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 形状工厂
 */
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {

   @Override
   public Shape getShape(String shapeType) {
      if (shapeType == null) {
         return null;
      }
      // (优化:这里可以通过反射来获取)
      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;
   }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

3.4 工厂生产者

• FactoryProducer

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 工厂生产者
 */
public class FactoryProducer {

    /**
     * 根据选择获取对应的生产工厂
     *
     * @param choice 选择类型
     * @return 具体的工厂
     */
    public static AbstractFactory getFactory(String choice) {
        if (choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")) {
            return new ShapeFactory();
        } else if (choice.equalsIgnoreCase("COLOR")) {
            return new ColorFactory();
        }
        return null;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

3.5 测试主函数

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.获取形状工厂
        AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");

        // 2.获取形状为 Circle 的对象
        Shape circle = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
        // 2.1 调用 Circle 的 draw 方法
        circle.draw();

        // 3.获取形状为 Rectangle 的对象
        Shape rectangle = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
        // 3.1 调用 Rectangle 的 draw 方法
        rectangle.draw();

        // 4.获取形状为 Square 的对象
        Shape square = shapeFactory.getShape("SQUARE");
        // 4.1 调用 Square 的 draw 方法
        square.draw();

        // 5.获取颜色工厂
        AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");

        // 6.获取颜色为 Red 的对象
        Color red = colorFactory.getColor("RED");
        // 6.1 调用 Red 的 fill 方法
        red.fill();

        // 7.获取颜色为 Green 的对象
        Color green = colorFactory.getColor("GREEN");
        // 7.1调用 Green 的 fill 方法
        green.fill();

        // 8.获取颜色为 Blue 的对象
        Color blue = colorFactory.getColor("BLUE");
        // 8.1调用 Blue 的 fill 方法
        blue.fill();
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47

• 测试结果

4. 使用场景

• QQ 换皮肤，一整套一起换
• 生成不同操作系统的程序

注意事项：

产品族难扩展，产品等级易扩展