1 基础知识
1.1 标准定义
抽象工厂模式标准定义：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的类。
1.2 分析和说明
抽象工厂模式是一个创建性的模式。与工厂方法模式一样，它要求工厂类和产品类分开。但是核心工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做，成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节。一个具体的工厂类负责创建产品族中的各个产品。其实质就是由1个工厂类层次、N个产品类层次和N×M个产品组成。
图1 抽象工厂结构
Abstract Factory结构如图1所示。抽象工厂模式包括四个角色：抽象工厂角色；具体工厂类角色；抽象产品角色和具体产品角色。分别描述如下。
抽象工厂（Abstract Factory）角色：担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用系统的商业逻辑无关的。通常使用接口或者抽象类实现，而所有的具体工厂类必须实现这个接口或继承这个抽象类。
具体工厂类（Concrete Factory）角色：这个角色直接在客户端的调用下创建产品的实例。这个角色含有选择合适的产品对象的逻辑，而这个逻辑是与应用系统的商业逻辑紧密相关的。实际应用中使用具体类来实现这个角色。
抽象产品（Abstract Product）角色：担任这个角色的类是工厂方法模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接口。通常使用接口或者抽象类来实现这一角色。
具体产品（Concrete Product）角色：抽象工厂模式所创建的任何产品对象都是某一个具体产品类的实例。这是客户端最终需要的东西，其内部一定充满了应用系统的商业逻辑。实际应用中使用具体类来实现这个角色。
2 应用场景举例
比如几家公司同时能生产计算机和电话。但是计算机系列包括PC机、笔记本电脑和服务器。电话系列包括座机电话和手机。对于这种情况就可以采用抽象工厂模式。其业务用例图见图3。
图2 抽象工厂模式的用例图
在这里可以把Company理解为抽象工厂（Abstract Factory）角色。CompanyA和CompanyB是具体工厂（Concrete Creator）角色。Computer和Telephone是两类不同的抽象产品（Product）角色。NotebookComputer和PersonalComputer是基于Computer抽象产品的具体产品（Concrete Product）角色。DesktopPhone和Mobile是基于Telephone抽象产品的具体产品（Concrete Product）角色。其实现类图如图3所示。
图3 抽象工厂模式的类图
抽象工厂模式实现的顺序图如图4所示，其实现步骤描述：
①创建一个Company1对象；
②调用Company1对象buildProduct方法，实际上从Company1对象创建一个Computer产品，为PersonalComputer对象。
③对PersonalComputer对象采取doUse方法；
④⑤与②③步骤一样，不过产生的是NotebookComputer对象。
⑥调用Company1对象buildProduct方法，实际上从Company1对象创建一个Telephone产品，为DesktopPhone对象。
⑦对DesktopPhone对象采取doUse方法；
⑧⑨与⑥⑦步骤一样，不过产生的是Mobile对象。
图4 抽象工厂模式实现顺序图
3．Java的实现程序代码
Java程序实现主要包括Company接口文件，Computer抽象类文件，Telephone抽象类文件，CompanyA类文件，CompanyB类文件，Mobile类文件、DesktopPhone类文件、NotebookComputer类文件和PersonalComputer类文件等9个文件。其关系如图3所示。下面分别列出这9个文件的程序代码，最后列出测试代码并显示输出结果。
Company属于抽象工厂（Abstract Factory）角色，Company的接口程序代码清单01所示。
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程序代码清单01 public interface Company {
public Computer bulidComputer(String Parameter);
public Telephone bulidTelephone(String Parameter);
}
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Computer抽象类和Telephone抽象类属于抽象产品（Abstract Product）角色，Computer和Telephone抽象类程序代码清单02所示。
程序代码清单02
public abstract class Computer {
public void doUse(){}
}
public abstract class Telephone {
public void doUse(){}
}
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CompanyA类和CompanyB类属于具体工厂类（Concrete Factory）角色，CompanyA类和CompanyB类程序代码清单03所示。
程序代码清单03
public class CompanyA implements Company{
public Computer bulidComputer(String Parameter){
if (Parameter.equals("个人电脑")) {
return new PersonalComputer();
} else if (Parameter.equals("笔记本电脑")) {
return new NotebookComputer();
} else {
return null;
}
}
public Telephone bulidTelephone(String Parameter){
if (Parameter.equals("座机电话")) {
return new DesktopPhone();
} else if (Parameter.equals("手机")) {
return new Mobile();
} else {
return null;
}
}
}
public class CompanyB implements Company{
public Computer bulidComputer(String Parameter){
if (Parameter.equals("个人电脑")) {
return new PersonalComputer();
} else if (Parameter.equals("笔记本电脑")) {
return new NotebookComputer();
} else {
return null;
}
}
public Telephone bulidTelephone(String Parameter){
if (Parameter.equals("座机")) {
return new DesktopPhone();
} else if (Parameter.equals("手机")) {
return new Mobile();
} else {
return null;
}
}
}
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Mobile类和DesktopPhone类属于具体产品（Concrete Product）角色，Mobile类和DesktopPhone类程序代码清单04所示。
程序代码清单04
public class Mobile extends Telephone {
public void doUse() {
System.out.println("这是手机的功能");
}
}
public class DesktopPhone extends Telephone {
public void doUse() {
System.out.println("这是座机电话的功能");
}
}
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NotebookComputer类和PersonalComputer类属于具体产品（Concrete Product）角色，NotebookComputer类和PersonalComputer类程序代码清单05所示。
程序代码清单05
public class NotebookComputer extends Computer {
public void doUse() {
System.out.println("这是笔记本电脑的功能");
}
}
public class PersonalComputer extends Computer {
public void doUse() {
System.out.println("这是个人计算机的功能");
}
}
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抽象工厂模式测试程序的代码清单06如下：
程序代码清单06
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Company company1 = new CompanyA();
Computer computer1 = company1.bulidComputer("个人电脑");
computer1.doUse();
Computer computer2 = company1.bulidComputer("笔记本电脑");
computer2.doUse();
Telephone telephone1 = company1.bulidTelephone("座机电话");
telephone1.doUse();
Telephone telephone2 = company1.bulidTelephone("手机");
telephone2.doUse();
}
}
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抽象工厂模式测试类输出结果如下所示：
这是个人计算机的功能 这是笔记本电脑的功能 这是座机电话的功能 这是手机的功能 |
4 扩展和说明
抽象工厂模式也是应用比较广泛的设计模式。对于抽象工厂模式，从两个层次上进行扩展。
一种是从抽象工厂中继承出来的具体工厂。即上述场景中的CompanyA，CompanyB，可以根据情况在增加CompanyC、CompanyD等。
一种是对产品进行扩充。可以增加一个产品类族，如计算机、手机、再增加电视机等。还有一种是增加具体的产品。如计算机下面还可以增加服务器等。
参考链接
5种创建型模式：
Gof23种设计模式（1）——工厂模式（Factory Method）
Gof23种设计模式（2）——抽象工厂模式（Abstract Factory）
Gof23种设计模式（3）——建造模式（Builder）
Gof23种设计模式（4）——原型模式（Prototype）
Gof23种设计模式（5）——单例模式（Singleton）
Gof23种设计模式 —— 创建型模式总结和比较
回到总目录：Gof23种设计模式（全解析）
（转载自微信公众号：架构设计模式）
