抽象工厂模式

抽象工厂模式用来解决产品族的实例化问题。比如说现在有个家居设计软件，通过软件模拟房间，摆放各种虚拟的家具，看效果如何。我们可以放入电视柜、茶几、餐桌、床等等。这一系列的家具就叫做产品族。产品族面临的问题是，当一个产品族切换到另外一个产品族时，如何让代码的修改最小。也就是说如何做到开闭原则。

想把设计好的方案从简约现代切换到欧式风格家具，怎么才能做到修改最小？如果采用简单工厂，那么每种产品都对应一个工厂，工厂负责产出不同风格的产品。设计方案中用到 n 种产品就要修改 n 处代码。这显然不是最佳的方法。此时，我们需要抽象工厂模式来解决这个问题。抽象工厂模式中，每个工厂的实现负责生产自己产品族的产品。示意图如下：

1. 实现抽象工厂

为了便于理解和展示，我们假设只有两种家具----椅子和桌子。

首先定义每种家具的接口，只有一个方法用来获取家具说明。

椅子：

public interface Chair {
    void getChairIntroduction();
}

桌子：

public interface Desk {
    void getDeskIntroduction();
}

以椅子为例，我们分别实现简约现代和欧式两种风格。
简约现代风格椅子：

public class ModernStyleChair implements Chair {
    @Override
    public void getChairIntroduction() {
        System.out.println("这是一个现代简约风格的椅子");
    }
}

欧式风格椅子：

public class EuropeanStyleChair implements Chair {
    @Override
    public void getChairIntroduction() {
        System.out.println("这是一个欧式风格的椅子");
    }
}

桌子也有两种实现，代码这里省略。

产品我们已经编写完成。接下来我们来看看工厂的代码。

首先我们定义一个家具工厂接口，可以生产椅子和桌子：

public interface FurnitureFactory {
    Chair createChair();
    Desk createDesk();
}

由于我们支持两种不同的风格，所以我们编写两个实现类。

简约风格家具工厂：

public class ModernFurnitureFactory implements FurnitureFactory{
    @Override
    public Chair createChair() {
        return new ModernStyleChair();
    }

    @Override
    public Desk createDesk() {
        return new ModernStyleDesk();
    }
}

欧式风格家具工厂：

public class EuropeanFurnitureFactory implements FurnitureFactory{
    @Override
    public Chair createChair() {
        return new EuropeanStyleChair();
    }

    @Override
    public Desk createDesk() {
        return new EuropeanStyleDesk();
    }
}

上面的代码中，每种工厂各自实现如何生产两种不同的家具。

客户端代码如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FurnitureFactory furnitureFactory = new EuropeanFurnitureFactory();
        Chair chair = furnitureFactory.createChair();
        Desk desk = furnitureFactory.createDesk();

        chair.getChairIntroduction();
        desk.getDeskIntroduction();
    }
}

客户端代码中，我们实例化的是欧式家具工厂，那么所生产的椅子和桌子应该是欧式风格。执行后输出如下：

这是一个欧式风格的椅子
这是一个欧式风格的桌子

和我们的预期相符。如果想要更换产品族，从现代简约切换到欧式，我们只需要修改一处代码。

FurnitureFactory furnitureFactory = new ModernFurnitureFactory();

仅通过更换抽象工厂的实现即可实现。修改后执行结果如下：

这是一个现代简约风格的椅子
这是一个现代简约风格的桌子

可以看到已经切换到简约风格的产品族。这个过程中并不需要改任何产品使用的代码。

如果增加别的风格产品族，只需要新建新风格的产品族产品，增加新风格产品族的工厂实现即可。
类图：

2. 抽象工厂优缺点

2.1 优点

1. 分离了产品类和客户端类：客户端只依赖抽象的产品接口。此外，如何生产产品被封装在工厂内部；
2. 方便切换产品族：客户端代码只需要初始化一次工厂实现。这意味着在切换产品族的时候，只需要修改一行代码，换一个工厂实现即可；
3. 保证产品的一致性：使用抽象工厂，可以保证你从相同工厂生产的产品都属于同一个产品族。不会出现椅子是现代简约风格，而桌子是欧式风格的情况。

2.2 缺点

添加新的产品时，改动较多。例子从两个维度定义产品，一是不同产品，比如桌子、椅子。另外是不同族，例如现代简约和欧式。使用抽象工厂，优化了产品族，也就是第二个维度变化的难度。但是当添加新的产品时改动就会比较多。比如我们要添加一个新的产品是电视柜。那么需要修改抽象工厂，添加生产电视柜的方法。此外，有几种工厂的实现，我们就需要修改几个类，添加具体的生产实现。

3. 抽象工厂适用场景

1. 你的系统中，需要使用不同产品族中的某一个产品族来操作。 比如说DB源。如果想切换DB，只需要切换DB源即可，其他代码基本上不需要改动；
2. 你的系统中，需要保证某些产品的一致性。 比如操作系统的外观，当切换到夜间模式时，所有的组件都会换为夜间模式风格。

4. 小结

抽象工厂可以做到一组产品的使用和生产相分离。通过抽象工厂模式，我们切换一组产品族的，只需要更换抽象工厂实现即可。由于产品生产被分离出去，所以添加新的产品族完全通过扩展来实现的。很好的实现了开闭原则。如果你要生产的产品很多，而且是一个产品族。并且面临不同产品族切换的情况。那么可以考虑通过抽象工厂来实现。