设计模式学习之抽象工厂模式

清疚 2024-03-16 23:43 55阅读 0赞

![在这里插入图片描述][a30c70ac1e234c3d9c616d00cc0f8696.png]  
设计模式系列往期文章

1.  [设计模式学习之策略模式][Link 1]
2.  [设计模式学习之策略模式在前端的应用][Link 2]
3.  [设计模式学习之简单工厂模式][Link 3]
4.  [设计模式学习之工厂方法模式][Link 4]

如果你已经理解了工厂方法模式，那你能够很快的明白抽象工厂模式。

### 温习：什么是工厂方法模式 ###

我们先温习一下什么是工厂方法模式——工厂方法模式定义了一个工厂类接口，基于这个接口实现多个具体的工厂类，每个工厂类负责生产一种产品，类图如下图所示：  
![在这里插入图片描述][55d3e8b5ca6043259ef1232a9c2c873d.png]

### 问题引入：什么是抽象工厂模式 ###

那么，什么是抽象工厂模式呢，我们可以把工厂方法模式看做是极端情况下的抽象工厂模式——即工厂类只生产一类产品，如果每个工厂类能够生产多类产品，这样的工厂模式就是抽象工厂模式。举个栗子，假设某个家具工厂能够生产椅子、沙发、咖啡桌等一系列家具，每种家具有有多种风格（如装饰风、维多利亚风、现代风格等），用户肯定希望买一套相同风格的家具而不是混搭，因此可以设置多个生产线，每个生产线只生产一种风格的家具，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][98717212179643fdbb65ab6a7445de83.png]  
因此家具生产这个工厂类就可能设计成下面的样子，每个工厂能够生产椅子、咖啡桌和沙发：  
![在这里插入图片描述][711416b5a6504351bc928995d81106c7.png]  
在上面这种应用场景中，我们就需要使用抽象工厂模式，其主要特点就是：工厂能够生产多种产品，同一个工厂生产出来的产品应该具有类似的风格/应用场景（正如上面的家具的例子）。类图结构如下图所示：  
![在这里插入图片描述][8302adba36b04a5fa8c484bd2e84aad1.png]

### 代码演示 ###

我们继续扩展[设计模式学习之工厂方法模式][Link 4]一文中的例子，由于环境不同，在Windows上和网页端或者MacOS系统中绘制GUI界面的代码实现肯定会有一些差别，而且工厂生产出来的组件肯定不止Button一种类型，在真实的应用场景中还会有输入框、单选框、多选框、下拉框等等组件。这个需求是不是正是抽象工厂模式的应用场景？于是可以设计出如下的类图（其实每个工厂类需要创建的产品不止两个，下图仅是示例）：  
![在这里插入图片描述][c4d6c8ffb4654080a930d1faf46783fa.png]  
基于类图给出如下伪代码：

// 抽象工厂接口声明了一组能返回不同抽象产品的方法。这些产品属于同一个系列
    // 且在高层主题或概念上具有相关性。同系列的产品通常能相互搭配使用。系列产
    // 品可有多个变体，但不同变体的产品不能搭配使用。
    interface GUIFactory is
        method createButton():Button
        method createCheckbox():Checkbox
    
    
    // 具体工厂可生成属于同一变体的系列产品。工厂会确保其创建的产品能相互搭配
    // 使用。具体工厂方法签名会返回一个抽象产品，但在方法内部则会对具体产品进
    // 行实例化。
    class WinFactory implements GUIFactory is
        method createButton():Button is
            return new WinButton()
        method createCheckbox():Checkbox is
            return new WinCheckbox()
    
    // 每个具体工厂中都会包含一个相应的产品变体。
    class MacFactory implements GUIFactory is
        method createButton():Button is
            return new MacButton()
        method createCheckbox():Checkbox is
            return new MacCheckbox()
    
    
    // 系列产品中的特定产品必须有一个基础接口。所有产品变体都必须实现这个接口。
    interface Button is
        method paint()
    
    // 具体产品由相应的具体工厂创建。
    class WinButton implements Button is
        method paint() is
            // 根据 Windows 样式渲染按钮。
    
    class MacButton implements Button is
        method paint() is
            // 根据 macOS 样式渲染按钮
    
    // 这是另一个产品的基础接口。所有产品都可以互动，但是只有相同具体变体的产
    // 品之间才能够正确地进行交互。
    interface Checkbox is
        method paint()
    
    class WinCheckbox implements Checkbox is
        method paint() is
            // 根据 Windows 样式渲染复选框。
    
    class MacCheckbox implements Checkbox is
        method paint() is
            // 根据 macOS 样式渲染复选框。
    
    // 客户端代码仅通过抽象类型（GUIFactory、Button 和 Checkbox）使用工厂
    // 和产品。这让你无需修改任何工厂或产品子类就能将其传递给客户端代码。
    class Application is
        private field factory: GUIFactory
        private field button: Button
        constructor Application(factory: GUIFactory) is
            this.factory = factory
        method createUI() is
            this.button = factory.createButton()
        method paint() is
            button.paint()
    
    
    // 程序会根据当前配置或环境设定选择工厂类型，并在运行时创建工厂（通常在初
    // 始化阶段）。
    class ApplicationConfigurator is
        method main() is
            config = readApplicationConfigFile()
    
            if (config.OS == "Windows") then
                factory = new WinFactory()
            else if (config.OS == "Mac") then
                factory = new MacFactory()
            else
                throw new Exception("错误！未知的操作系统。")
    
            Application app = new Application(factory)

说明：对比一下工厂方法模式和抽象工厂模式，你会发现代码结构几乎一致，只是`GUIFactory`中创建产品的方法变多了。

#### 类图 ####

抽象工厂模式的类图如下图所示：  
![在这里插入图片描述][c8871d403dc64d29b65af9ea7317fd38.png]  
对应的plantUML绘图代码为：

@startuml
    
    skinparam linetype ortho
    
    package "Abstract Factory" <<Frame>> {
      interface ProductAIntf {
        + method()
      }
    
      interface ProductBIntf {
          + method()
        }
    
      interface FactoryIntf {
        + createProductA()
        + createProductB()
      }
    
      class ConcreteProductA1 {
        + method()
      }
    
      class ConcreteProductA2 {
        + method()
      }
    
      class ConcreteProductB1 {
          + method()
        }
    
        class ConcreteProductB2 {
          + method()
        }
    
      class ConcereteFactoryA {
        + createProductA()
        + createProductB()
      }
    
      class ConcereteFactoryB {
        + createProductA()
        + createProductB()
      }
    
      ProductAIntf <|.. ConcreteProductA1
      ProductAIntf <|.. ConcreteProductA2
    
      ProductBIntf <|.. ConcreteProductB1
      ProductBIntf <|.. ConcreteProductB2
    
      FactoryIntf <|.. ConcereteFactoryA
      FactoryIntf <|.. ConcereteFactoryB
    
      ConcreteProductA1 <.. ConcereteFactoryA
      ConcreteProductA2 <.. ConcereteFactoryA
    
      ConcreteProductB1 <.. ConcereteFactoryB
      ConcreteProductB2 <.. ConcereteFactoryB
    
    }
    @enduml

[a30c70ac1e234c3d9c616d00cc0f8696.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/c9e795dc7e944a08a4bbe553e8e9db9d.png
[Link 1]: https://wonanut.blog.csdn.net/article/details/124540517
[Link 2]: https://wonanut.blog.csdn.net/article/details/124541211
[Link 3]: https://wonanut.blog.csdn.net/article/details/124641128
[Link 4]: https://wonanut.blog.csdn.net/article/details/131388139
[55d3e8b5ca6043259ef1232a9c2c873d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/e6b3c2d9a40a4634819a44e648ff27b4.png
[98717212179643fdbb65ab6a7445de83.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/5617d5b36cd6451997a164343c4c1074.png
[711416b5a6504351bc928995d81106c7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/3cf88493b36d4ab7960718df81a89829.png
[8302adba36b04a5fa8c484bd2e84aad1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/9587fd4146df4c5a8f7899b9888f1fe3.png
[c4d6c8ffb4654080a930d1faf46783fa.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/b86004973c504fdeabc27fbb8587b97e.png
[c8871d403dc64d29b65af9ea7317fd38.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/238beea5f5bf4386a44838e47ccf9bb5.png