软考系统架构设计师系列知识点 —— 设计模式之抽象工厂模式

本文内容参考：

软考系统架构设计师系列知识点之设计模式（2）_系统架构设计师中考设计模式吗-CSDN博客

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Abstract Factory（抽象工厂）模式

1. 概述

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种常见的设计模式，隶属于设计模式中的创建型模式，用于产品族的构建。

抽象工厂是所有形态的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。此模式为一个产品家族提供了统一的创建接口。当需要这个产品家族的某一系列的时候，可以从抽象工厂中选出相对系的系列来创建一个具体的工厂类别。

抽象工厂是指当有多个抽象角色时使用的一种工厂模式。抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口，使客户端在不必指定产品的具体情况下，创建多个产品族中的产品对象。

工厂模式中的每一个形态都是针对一定问题的解决方案，工厂方法针对的是多个产品系列结构；而抽象工厂模式针对的是多个产品族结构，一个产品族内有多个产品系列。

2. 实现原理

抽象工厂模式相对于工厂方法模式来说，就是工厂方法模式是针对一个产品系列的，而抽象工厂模式是针对多个产品系列的，即工厂方法模式是一个产品系列一个工厂类，而抽象工厂模式是多个产品系列一个工厂类。在抽象工厂模式中，客户端不再负责对象的创建，而是把这个责任丢给了具体的工厂类，客户端只负责对对象的调用，从而明确了各个类的职责。并且当一系列相互关联的产品被设计到一个工厂类里后，客户端的调用将会变得非常简单，而且，如果要更换这一系列的产品，则只需要更换一个工厂类即可。

如果客户端需要创建一些产品结构，而这些产品结构又分别属于不同的产品类别，则可以使用抽象工厂模式。抽象工厂模式中抽象工厂类负责定义创建对象的接口，具体这一系列对象的创建工作由实现抽象工厂的具体工厂类来完成。

3. 角色

抽象工厂模式中存在四种角色，分别是：抽象工厂角色（AbsractFactory），具体工厂角色（ConcereteFactory），抽象产品角色（AbstractProduct），具体产品角色（ConcreteProduct）。

抽象工厂角色

担任这个角色的是工厂方法模式的核心，它是与应用系统商业逻辑无关的。

具体工厂角色

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。

抽象产品角色

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。

具体产品角色

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。

4. 功能

抽象工厂模式的一个主要功能是它能够隔离要生成的具体产品类，由于这些类的实际类名部被隐藏在工厂内部，因此客户端根本不需要关心如何对它们进行实例化的细节。每种设计模式都是针对特定问题的解决方案，而抽象工厂模式面临的问题则是当涉及到有多个产品等级结构寸，如何更好地进行软件体系结构的设计。

5. 代码举例

假设有两种产品接口Button和Border，每一种产品都支持多种系列，比如Mac系列和Windows系列。这样每个系列的产品分别是MacButton、WinButton、MacBorder、WinBorder。为了可以在运行时刻创建一个系列的产品族，可以为每个系列的产品族创建一个工厂MacFactory和WinFactory 。每个工厂都有两个方法CreateButton和CreateBorder并返回对应的产品，可以将这两个方法抽象成一个接口AbstractFactory。这样，在运行时刻我们可以选择创建需要的产品系列。

Java

public interface Button {}
public interface Border {}//实现工厂类
public class MacButton implements Button {}
public class MacBorder implements Border {}
public class WinButton implements Button {}
public class WinBorder implements Border {}//实现工厂
public class MacFactory {public static Button createButton() {return new MacButton();}public static Border createBorder() {return new MacBorder();}
}public class WinFactory {public static Button createButton() {return new WinButton();}public static Border createBorder() {return new WinBorder();}
}

class Button; // Abstract 
Classclass MacButton: public Button {};
class WinButton: public Button {};
class Border; // Abstract 
Classclass MacBorder: public Border {};
class WinBorder: public Border {};class AbstractFactory {public:virtual Button* CreateButton() =0;virtual Border* CreateBorder() =0;
};
class MacFactory: public AbstractFactory {public:MacButton* CreateButton() { return new MacButton; }MacBorder* CreateBorder() { return new MacBorder; }
};
class WinFactory: public AbstractFactory {public:WinButton* CreateButton() { return new WinButton; }WinBorder* CreateBorder() { return new WinBorder; }
}