Gof23-Abstract Factory模式

1. 模式动机

在工厂方法模式中具体工厂负责生产具体的产品，每一个具体工厂对应一种具体产品，工厂方法也具有唯一性，一般情况下，一个具体工厂中只有一个工厂方法或者一组重载的工厂方法。但是有时候我们需要一个工厂可以提供多个产品对象，而不是单一的产品对象。

为了更清晰地理解工厂方法模式，需要先引入两个概念：

产品等级结构 ：产品等级结构即产品的继承结构，如一个抽象类是电视机，其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机，则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构，抽象电视机是父类，而具体品牌的电视机是其子类。
产品族 ：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品，如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱，海尔电视机位于电视机产品等级结构中，海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中。

两个产品族：电视和冰箱

等级结构理解：

父类：电视

子类：海尔电视

2. 模式定义

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式。

3. 模式结构

抽象工厂模式包含如下角色：

AbstractFactory：抽象工厂
ConcreteFactory：具体工厂
AbstractProduct：抽象产品
Product：具体产品

4. 实例分析

假设现在有两个品牌，分别是海尔和TCL，它们都有自己生产的产品族，例如冰箱和电视。

抽象工厂

public abstract class Factory {

    public static Factory getFactory(String name) {
        Factory factory = null;

        try {
            factory = (Factory) Class.forName(name).newInstance();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.err.println("没有找到 " + name + "类。");
            e.printStackTrace();
        }
        return factory;
    }

    public abstract Refrigerator createRefrigerator();

    public abstract Television createTelevision();
}

抽象产品：冰箱

public abstract class Refrigerator {

    public abstract void open();

    public abstract void shutdown();
}

抽象产品：电视

public abstract class Television {

    public abstract void open();

    public abstract void shutdown();
}

海尔具体工厂

public class HaierFactory extends Factory {
    @Override
    public Refrigerator createRefrigerator() {
        return new HaierRefigerator();
    }

    @Override
    public Television createTelevision() {
        return new HaierTelevision();
    }
}

TCL工厂

public class TCLFactory extends Factory {
    @Override
    public Refrigerator createRefrigerator() {
        return new TCLRefigerator();
    }

    @Override
    public Television createTelevision() {
        return new TCLTelevision();
    }
}

具体产品：海尔冰箱、海尔电视

public class HaierRefigerator extends Refrigerator {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("海尔冰箱开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("海尔冰箱关机");
    }
}

public class HaierTelevision extends Television {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("海尔电视开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("海尔电视关机");
    }
}

具体产品：TCL冰箱、TCL电视

public class TCLRefigerator extends Refrigerator {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("TCL冰箱开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("TCL冰箱关机");
    }
}

public class TCLTelevision extends Television {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("TCL电视开机");
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        System.out.println("TCL电视关机");
    }
}

package basic.designpattern.abstractfactory;

import basic.designpattern.abstractfactory.abstractfp.Factory;
import basic.designpattern.abstractfactory.abstractfp.Refrigerator;
import basic.designpattern.abstractfactory.abstractfp.Television;
import basic.designpattern.abstractfactory.concreate.HaierFactory;
import basic.designpattern.abstractfactory.concreate.TCLFactory;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Factory haierFactory = Factory.getFactory("basic.designpattern.abstractfactory.concreate.HaierFactory");
        Refrigerator haierRefrigerator = haierFactory.createRefrigerator();
        Television haierTelevision = haierFactory.createTelevision();

        Factory tclFactory = Factory.getFactory("basic.designpattern.abstractfactory.concreate.TCLFactory");

        Refrigerator tclRe = tclFactory.createRefrigerator();
        Television tclTel = tclFactory.createTelevision();


        System.out.println("=======================Hair==========");
        haierRefrigerator.open();
        haierRefrigerator.shutdown();
        haierTelevision.open();
        haierTelevision.shutdown();

        System.out.println("============TCL==========");
        tclRe.open();
        tclRe.shutdown();

        tclTel.open();
        tclTel.shutdown();
    }
}

UML类图：

5. 优点

抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。另外，应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的，因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说，是一种非常实用的设计模式。
增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

6. 缺点

在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来较大的不便。
开闭原则的倾斜性（增加新的工厂和产品族容易，增加新的产品等级结构麻烦）。