【设计模式】抽象工厂模式

在讲抽象工厂模式之前，我们先用抽象工厂模式的一个特殊例子——“工厂方法模式”来铺垫一下。

工厂方法模式

简单工厂模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改。假如增加其他种类的披萨，工厂类需要修改，如何解决？
这就用到工厂方法模式，创建一个工厂接口和创建多个工厂实现类，每个工厂实现类对应一个产品类，这样一旦需要增加新的产品，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。

如 CheesePizza 将会有一个 CheesePizzaFactory，这样的话我们一旦要增加新的产品直接增加新的工厂类就可以。

但是这个模式不属于 23 种设计模式，看起来有点蠢，强行增加了类的个数，造成类爆炸，所以就不给大家展示代码了。想要了解的可以自行了解。

工厂方法模式介绍

1. 工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
2. 工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

抽象工厂模式

抽象工厂模式
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

基本介绍

• 意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

• 主要解决：主要解决接口选择的问题。

• 何时使用：系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品。

• 如何解决：在一个产品族里面，定义多个产品。

• 关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。

• 应用实例：工作了，为了参加一些聚会，肯定有两套或多套衣服吧，比如说有商务装（成套，一系列具体产品）、时尚装（成套，一系列具体产品），甚至对于一个家庭来说，可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装，这些也都是成套的，即一系列具体产品。假设一种情况（现实中是不存在的，要不然，没法进入共产主义了，但有利于说明抽象工厂模式），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）。

• 优点：当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。

• 缺点：产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。

• 使用场景：
  • 1、QQ 换皮肤，一整套一起换。
  • 2、生成不同操作系统的程序。

注意事项：产品族难扩展，产品等级易扩展。

概括

1. 抽象工厂模式：定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
4. 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

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类图：

角色分析：

1. AbsFactory：抽象工厂接口，具体功能由子类工厂实现。
2. Factory：工厂类，实现具体功能，不同的工厂有不同的功能。
3. Product：产品类，由工厂生产创建而出。

我的理解

抽象工厂模式就是制造具体工厂的工厂，可以理解为建造师。即 抽象工厂包含所有的具体工厂，可以制造所有的具体工厂。

应用实例

看一个新的需求
披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。

• 思路 1：
  使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等。从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好
• 思路 2：
  使用抽象方法模式

使用抽象工厂模式来完成披萨项目
类图：

AbsFactory

package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;

import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;

//一个抽象工厂模式的抽象层(接口) 
public interface AbsFactory {
    //让下面的工厂子类来 具体实现
    public Pizza createPizza(String orderType);
}

BJFactory

package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;

import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJCheesePizza; 
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.BJPepperPizza; 
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;

//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {


    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
        // TODO Auto-generated method stub 
        Pizza pizza = null;
        if(orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new BJCheesePizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) { 
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

LDFactory

package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;

import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDCheesePizza; import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.LDPepperPizza; import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;

public class LDFactory implements AbsFactory {

    @Override
    public Pizza createPizza(String orderType) {
        System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~"); 
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("cheese")) {
            pizza = new LDCheesePizza();
        } else if (orderType.equals("pepper")) {
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}

OrderPizza

//OrderPizza.java
package com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.order;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException; 
import java.io.InputStreamReader;
import com.atguigu.factory.absfactory.pizzastore.pizza.Pizza;


public class OrderPizza {

    AbsFactory factory;

    // 构造器
    public OrderPizza(AbsFactory factory) { 
        setFactory(factory);
    }

    private void setFactory(AbsFactory factory) { 
        Pizza pizza = null;
        String orderType = ""; //  用户输入
        this.factory = factory; 
        do {
            orderType = getType();
        // factory  可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
            pizza = factory.createPizza(orderType); 
            if (pizza != null) { // 订 购 ok
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            } else {
                System.out.println("订购失败"); break;
            }
        } while (true);
    }

    // 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
    private String getType() { 
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
            System.out.println("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) { 
            e.printStackTrace(); 
            return "";
        }
    }
}

工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

1. JDK 中的 Calendar 类中，就使用了简单工厂模式
2. 源码分析+Debug 源码+说明

源码部分：
主方法

package com.atguigu.jdk;

import java.util.Calendar;

public class Factory {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        // getInstance 是 Calendar 静态方法
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        // 注意月份下标从 0 开始，所以取月份要+1
        System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR));
        System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1)); 
        System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
        System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
        System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE));
        System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
    }
}

Calendar.java

//Calendar.java
public static Calendar getInstance() {
    return createCalendar(TimeZone.getDefault(), Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));
}

private static Calendar createCalendar(TimeZone zone, Locale aLocale) {//根据 TimeZone zone, locale 创建对应的实例
    CalendarProvider provider = LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale).getCalendarProvider();
    if (provider != null) { 
        try {
            return provider.getInstance(zone, aLocale);
        } catch (IllegalArgumentException iae) {
            // fall back to the default instantiation
        }
    }


    Calendar cal = null;


    if (aLocale.hasExtensions()) {
        String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
        if (caltype != null) {
            switch (caltype) { 
                case "buddhist":
                    cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "japanese":
                    cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                    break; 
                case "gregory":
                    cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                    break;
            }
        }
    }
    if (cal == null) {
        // If no known calendar type is explicitly specified,
        // perform the traditional way to create a Calendar:
        // create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
        // a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
        // a GregorianCalendar for any other locales.
        // NOTE: The language, country and variant strings are interned.
        if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") { 
            cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
        } else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja" && aLocale.getCountry() == "JP") {
            cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
        } else {
            cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
        }
    }
    return cal;
}

工厂模式小结

1. 工厂模式的意义：
   将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
2. 三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）
3. 设计模式的依赖抽象原则
   • 创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。
   • 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface（接口）
   • 不要覆盖基类中已经实现的方法。