设计模式 Day 3：抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）详解

经过前两天的学习，我们已经掌握了单例模式与工厂方法模式，理解了如何控制实例个数与如何通过子类封装对象的创建逻辑。

今天，我们将进一步深入“工厂”体系，学习抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern），这是在实际项目中**用于创建“产品族”**的关键设计模式。

一、Day 1~2 回顾

✅ Day 1：单例模式

保证一个类只有一个实例。
适合日志系统、配置加载器、数据库连接池等场景。
推荐使用 C++11 局部静态变量实现线程安全。

✅ Day 2：工厂方法模式

将创建产品的职责下放给子类工厂。
满足开闭原则：添加新产品时只需新增具体工厂和产品类。
适用于“产品种类多变”的系统结构。

二、抽象工厂模式简介

在这里插入图片描述

📌 定义：

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。

关键词：“一系列相关对象” → 产品族

✅ 场景关键词：

多个产品类型（如按钮、窗口）
同一系列产品（如 Windows 风格、Mac 风格）
产品之间存在匹配关系

三、类图结构

             +------------------------+|   AbstractFactory      ||------------------------|| +createButton()        || +createCheckbox()      |+-----------+------------+|+-----------------+-----------------+|                                   |
+-------------+                   +----------------+
| WinFactory  |                   | MacFactory     |
+-------------+                   +----------------+
| +createButton() |              | +createButton() |
| +createCheckbox() |           | +createCheckbox()|产品结构（同理）
+-----------------+       +------------------+
| AbstractButton  |<------| WinButton        |
|                 |       | MacButton        |
+-----------------+       +------------------+

四、C++ 实现：跨平台 UI 工厂

我们来设计一个跨平台 GUI 库，可以根据平台生成不同风格的按钮和复选框。

1. 抽象产品类

class Button {
public:virtual void paint() = 0;virtual ~Button() {}
};class Checkbox {
public:virtual void paint() = 0;virtual ~Checkbox() {}
};

2. 具体产品类

class WinButton : public Button {
public:void paint() override {std::cout << "绘制 Windows 风格按钮" << std::endl;}
};class MacButton : public Button {
public:void paint() override {std::cout << "绘制 Mac 风格按钮" << std::endl;}
};class WinCheckbox : public Checkbox {
public:void paint() override {std::cout << "绘制 Windows 风格复选框" << std::endl;}
};class MacCheckbox : public Checkbox {
public:void paint() override {std::cout << "绘制 Mac 风格复选框" << std::endl;}
};

3. 抽象工厂类

class GUIFactory {
public:virtual Button* createButton() = 0;virtual Checkbox* createCheckbox() = 0;virtual ~GUIFactory() {}
};

4. 具体工厂类

class WinFactory : public GUIFactory {
public:Button* createButton() override {return new WinButton();}Checkbox* createCheckbox() override {return new WinCheckbox();}
};class MacFactory : public GUIFactory {
public:Button* createButton() override {return new MacButton();}Checkbox* createCheckbox() override {return new MacCheckbox();}
};

5. 客户端代码

void render(GUIFactory* factory) {Button* btn = factory->createButton();Checkbox* chk = factory->createCheckbox();btn->paint();chk->paint();delete btn;delete chk;
}int main() {WinFactory win;MacFactory mac;render(&win);render(&mac);return 0;
}