抽象工厂-经典设计模式Java版

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**抽象工厂模式**

是一种创建型设计模式，它能创建一系列相关的对象，而无需指定其具体类。
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假设你正在开发一款家具商店模拟器。你的代码中包括一些 类，用于表示：

1. 一系列相关产品， 例如 椅子 Chair 、 沙发 Sofa 和 咖啡桌 CoffeeTable 。 
2. 系列产品的不同变体。 例如， 你可以使用 现代 Modern 、 维多利亚 Victorian 、 装饰风艺术 ArtDeco 等风格生成 椅子 、 沙发 和 咖啡桌 。
![](images/1_1636253661011.png)

你需要设法单独生成每件家具对象，这样才能确保其风格一 致。如果顾客收到的家具风格不一样，他们可不会开心。

![](images/1_1636253693191.png)

此外， 你也不希望在添加新产品或新风格时修改已有代码。 家具供应商对于产品目录的更新非常频繁，你不会想在每次 更新时都去修改核心代码的。
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**解决方案**

首先，抽象工厂模式建议为系列中的每件产品明确声明接口 （例如椅子、沙发或咖啡桌）。然后，确保所有产品变体都继 承这些接口。例如，所有风格的椅子都实现 椅子 接口；所 有风格的咖啡桌都实现 咖啡桌 接口，以此类推。

![](images/1_1636253746562.png)

接下来，我们需要声明抽象工厂——包含系列中所有产品构 造方法的接口。例如 createChair 创建椅子 、 createSofa 创建沙发 和 createCoffeeTable 创建咖啡桌 。 这些方法必 须返回抽象产品类型，即我们之前抽取的那些接口： 椅子 ， 沙发 和 咖啡桌 等等。

![](images/1_1636253776412.png)

那 么 该 如 何 处 理 产 品 变 体 呢？ 对 于 系 列 产 品 的 每 个 变 体， 我 们 都 将 基 于 抽象工厂 接 口 创 建 不 同 的 工 厂 类。 每 个 工 厂 类 都 只 能 返 回 特 定 类 别 的 产 品， 例 如， 现代家具工厂 ModernFurnitureFactory 只 能 创 建 现代椅子 ModernChair 、 现代沙发 ModernSofa 和 现代咖啡桌 ModernCoffeeTable 对象。
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客户端代码可以通过相应的抽象接口调用工厂和产品类。你 无需修改实际客户端代码，就能更改传递给客户端的工厂类， 也能更改客户端代码接收的产品变体。

![](images/1_1636253819936.png)

假设客户端想要工厂创建一把椅子。客户端无需了解工厂类， 也不用管工厂类创建出的椅子类型。无论是现代风格，还是 维多利亚风格的椅子，对于客户端来说没有分别，它只需调 用抽象 椅子 接口就可以了。这样一来，客户端只需知道椅 子以某种方式实现了 sitOn 坐下 方法就足够了。此外，无 论工厂返回的是何种椅子变体，它都会和由同一工厂对象创 建的沙发或咖啡桌风格一致。
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最后一点说明：如果客户端仅接触抽象接口，那么谁来创建 实际的工厂对象呢？一般情况下，应用程序会在初始化阶段 创建具体工厂对象。而在此之前，应用程序必须根据配置文 件或环境设定选择工厂类别。
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![](images/1_1636253881502.png)

1. 抽象产品（Abstract Product）为构成系列产品的一组不同但 相关的产品声明接口。 
2. 具体产品（Concrete Product）是抽象产品的多种不同类型实 现。所有变体（维多利亚/现代）都必须实现相应的抽象产品 （椅子/沙发）。 
3. 抽象工厂（Abstract Factory）接口声明了一组创建各种抽象 产品的方法。 
4. 具体工厂（Concrete Factory）实现抽象工厂的构建方法。每 个具体工厂都对应特定产品变体，且仅创建此种产品变体。
5. 尽管具体工厂会对具体产品进行初始化，其构建方法签名必 须返回相应的抽象产品。这样，使用工厂类的客户端代码就 不会与工厂创建的特定产品变体耦合。客户端（Client）只 需通过抽象接口调用工厂和产品对象，就能与任何具体工厂/ 产品变体交互。

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### **代码示例**
JAVA版：
## 跨平台 GUI 组件系列及其创建方式

在本例中，按钮和复选框将被作为产品。它们有两个变体：macOS 版和 Windows 版。

抽象工厂定义了用于创建按钮和复选框的接口。而两个具体工厂都会返回同一变体的两个产品。

客户端代码使用抽象接口与工厂和产品进行交互。同样的代码能与依赖于不同工厂对象类型的多种产品变体进行交互。
**buttons:第一个产品层次结构**
buttons/Button.java
```
package design_pattern.abstract_factory.example.buttons;

/**
 * Abstract Factory assumes that you have several families of products,
 * structured into separate class hierarchies (Button/Checkbox). All products of
 * the same family have the common interface.
 *
 * This is the common interface for buttons family.
 */
public interface Button {
    void paint();
}
```
buttons/MacOSButton.java
```
package design_pattern.abstract_factory.example.buttons;

/**
 * All products families have the same varieties (MacOS/Windows).
 *
 * This is a MacOS variant of a button.
 */
public class MacOSButton implements Button {

@Override
    public void paint() {
        System.out.println("You have created MacOSButton.");
    }
}
```
buttons/WindowsButton.java
```
package design_pattern.abstract_factory.example.buttons;

/**
 * All products families have the same varieties (MacOS/Windows).
 *
 * This is another variant of a button.
 */
public class WindowsButton implements Button {

@Override
    public void paint() {
        System.out.println("You have created WindowsButton.");
    }
}
```
**buttons:第二个产品层次结构**
checkboxes/Checkbox.java
```
package design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes;

/**
 * Checkboxes is the second product family. It has the same variants as buttons.
 */
public interface Checkbox {
    void paint();
}
```
checkboxes/MacOSCheckbox.java
```
package design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes;

/**
 * All products families have the same varieties (MacOS/Windows).
 *
 * This is a variant of a checkbox.
 */
public class MacOSCheckbox implements Checkbox {

@Override
    public void paint() {
        System.out.println("You have created MacOSCheckbox.");
    }
}
```
checkboxes/WindowsCheckbox.java
```
package design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes;

/**
 * All products families have the same varieties (MacOS/Windows).
 *
 * This is another variant of a checkbox.
 */
public class WindowsCheckbox implements Checkbox {

@Override
    public void paint() {
        System.out.println("You have created WindowsCheckbox.");
    }
}
```
**factories**
 factories/GUIFactory.java: 抽象工厂
```
package design_pattern.abstract_factory.example.factories;

import design_pattern.abstract_factory.example.buttons.Button;
import design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes.Checkbox;

/**
 * Abstract factory knows about all (abstract) product types.
 */
public interface GUIFactory {
    Button createButton();
    Checkbox createCheckbox();
}
```
factories/MacOSFactory.java: 具体工厂 （ macOS）
```
package design_pattern.abstract_factory.example.factories;

import design_pattern.abstract_factory.example.buttons.Button;
import design_pattern.abstract_factory.example.buttons.MacOSButton;
import design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes.Checkbox;
import design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes.MacOSCheckbox;

/**
 * Each concrete factory extends basic factory and responsible for creating
 * products of a single variety.
 */
public class MacOSFactory implements GUIFactory {

@Override
    public Button createButton() {
        return new MacOSButton();
    }

@Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new MacOSCheckbox();
    }
}
```
factories/WindowsFactory.java: 具体工厂 （Windows）
```
package design_pattern.abstract_factory.example.factories;

import design_pattern.abstract_factory.example.buttons.Button;
import design_pattern.abstract_factory.example.buttons.WindowsButton;
import design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes.Checkbox;
import design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes.WindowsCheckbox;

/**
 * Each concrete factory extends basic factory and responsible for creating
 * products of a single variety.
 */
public class WindowsFactory implements GUIFactory {

@Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }

@Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new WindowsCheckbox();
    }
}
```
**app**
```
 app/Application.java: 客户端代码
package design_pattern.abstract_factory.example.app;

import design_pattern.abstract_factory.example.buttons.Button;
import design_pattern.abstract_factory.example.checkboxes.Checkbox;
import design_pattern.abstract_factory.example.factories.GUIFactory;

/**
 * Factory users don't care which concrete factory they use since they work with
 * factories and products through abstract interfaces.
 */
public class Application {
    private Button button;
    private Checkbox checkbox;

public Application(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        checkbox = factory.createCheckbox();
    }

public void paint() {
        button.paint();
        checkbox.paint();
    }
}
```
Demo.java: 程序配置
```
package design_pattern.abstract_factory.example;

import design_pattern.abstract_factory.example.app.Application;
import design_pattern.abstract_factory.example.factories.GUIFactory;
import design_pattern.abstract_factory.example.factories.MacOSFactory;
import design_pattern.abstract_factory.example.factories.WindowsFactory;

/**
 * Demo class. Everything comes together here.
 */
public class Demo {

/**
     * Application picks the factory type and creates it in run time (usually at
     * initialization stage), depending on the configuration or environment
     * variables.
     */
    private static Application configureApplication() {
        Application app;
        GUIFactory factory;
        String osName = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
        if (osName.contains("mac")) {
            factory = new MacOSFactory();
            app = new Application(factory);
        } else {
            factory = new WindowsFactory();
            app = new Application(factory);
        }
        return app;
    }

public static void main(String[] args) {
        Application app = configureApplication();
        app.paint();
    }
}
```
**OutputDemo.txt:执行结果**

~~~
You create WindowsButton.
You created WindowsCheckbox.
~~~
*****

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