《一天一个设计模式》----抽象工厂模式（Abstract Factory）

一：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。

为了更清晰地理解抽象工厂模式，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。

当系统所提供的工厂所需生产的具体产品并不是一个简单的对象，而是多个位于不同产品等级结构中属于不同类型的具体产品时需要使用抽象工厂模式。

抽象工厂模式是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。

抽象工厂模式与工厂方法模式最大的区别在于：⭐ 工厂方法模式针对的是一个产品等级结构，而抽象工厂模式则需要面对多个产品等级结构，一个工厂等级结构可以负责多个不同产品等级结构中的产品对象的创建 。当一个工厂等级结构可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象时，抽象工厂模式比工厂方法模式更为简单、有效率。

💬 举个例子：在您的家中，某一个衣柜（具体工厂）只能存放某一种这样的衣服（成套，一系列具体产品），每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了。用 OOP 的思想去理解，所有的衣柜（具体工厂）都是衣柜类的（抽象工厂）某一个，而每一件成套的衣服又包括具体的上衣（某一具体产品），裤子（某一具体产品），这些具体的上衣其实也都是上衣（抽象产品），具体的裤子也都是裤子（另一个抽象产品）。

二：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。

三：模式结构

抽象工厂模式包含如下角色：

AbstractProduct：抽象产品

ConcreteProduct：具体产品

AbstractFactory：抽象工厂

ConcreteFactory：具体工厂

四：代码实例

1.抽象产品

public interface Color {
    void fill();
}

public interface Color {
    void fill();
}

2.具体产品

public class Blue implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("The color is blue");
    }
}

public class Red implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("The color is red");
    }
}

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("The shape is circle");
    }
}

public class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("The shape is square");
    }
}

3.抽象工厂

与工厂方法模式不同的是，工厂方法模式中的工厂只生产单一的产品，而抽象工厂模式中的工厂生产多个产品。

/**
 * 抽象工厂类
 */
public abstract class AbstractFactory2 {
    public abstract Color createColor();
    public abstract Shape createShape();
}

4.具体工厂

创建具体产品的对象（产品族）

/**
 * 具体工厂类（生成多个产品，产品族）
 */
public class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory2 {
    @Override
    public Color createColor() {
        return new Red();
    }
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Square();
    }
}

/**
 * 具体工厂类（生成多个产品，产品族）
 */
public class ConcreteFactory2 extends AbstractFactory2 {
    @Override
    public Color createColor() {
        return new Blue();
    }
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Circle();
    }
}

5.客户端

public class Client2 {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory2 productFamily1 = new ConcreteFactory1(); // 第一个产品族
        Color colorImpl1 = productFamily1.createColor();
        Shape shapeImpl1 = productFamily1.createShape();
        colorImpl1.fill();
        shapeImpl1.draw();
        AbstractFactory2 productFamily2 = new ConcreteFactory2(); // 第一个产品族
        Color colorImpl2 = productFamily2.createColor();
        Shape shapeImpl2 = productFamily2.createShape();
        colorImpl2.fill();
        shapeImpl2.draw();
    }
}

五：分析与总结

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。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。

当抽象工厂模式中每一个具体工厂类只创建一个产品对象，也就是只存在一个产品等级结构时，抽象工厂模式 退化 成工厂方法模式；

当工厂方法模式中抽象工厂与具体工厂合并，提供一个统一的工厂来创建产品对象，并将创建对象的工厂方法设计为静态方法时，工厂方法模式退化成简单工厂模式。

抽象工厂模式是所有形式的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。抽象工厂模式与工厂方法模式最大的区别在于，工厂方法模式针对的是一个产品等级结构，而抽象工厂模式则需要面对多个产品等级结构。

抽象工厂模式的主要优点是隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建，而且每次可以通过具体工厂类创建一个产品族中的多个对象，增加或者替换产品族比较方便，增加新的具体工厂和产品族很方便；

主要缺点在于增加新的产品等级结构很复杂，需要修改抽象工厂和所有的具体工厂类

抽象工厂模式的这种性质称为“开闭原则”的倾斜性，抽象工厂模式以一种倾斜的方式支持增加新的产品，它为新产品族的增加提供方便，但不能为新的产品等级结构的增加提供这样的方便。

抽象工厂模式 适用情况 包括：

一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节；

系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族；

属于同一个产品族的产品将在一起使用；

系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于具体实现。

举个例子：比如 QQ 主题的修改，我们可以单独修改气泡、皮肤、颜色等，还能够一键修改一整套的主题，这个一整套主题的切换就是抽象工厂模式的体现。