抽象工廠模式

抽象工廠模式用來解決產品族的實例化問題。比如說現在有個家居設計軟件，通過軟件模擬房間，擺放各種虛擬的家具，看效果如何。我們可以放入電視柜、茶幾、餐桌、床等等。這一系列的家具就叫做產品族。產品族面臨的問題是，當一個產品族切換到另外一個產品族時，如何讓代碼的修改最小。也就是說如何做到開閉原則。

想把設計好的方案從簡約現代切換到歐式風格家具，怎么才能做到修改最??？如果采用簡單工廠，那么每種產品都對應一個工廠，工廠負責產出不同風格的產品。設計方案中用到 n 種產品就要修改 n 處代碼。這顯然不是最佳的方法。此時，我們需要抽象工廠模式來解決這個問題。抽象工廠模式中，每個工廠的實現負責生產自己產品族的產品。示意圖如下：

1. 實現抽象工廠

為了便于理解和展示，我們假設只有兩種家具----椅子和桌子。

首先定義每種家具的接口，只有一個方法用來獲取家具說明。

椅子：

public interface Chair {
    void getChairIntroduction();
}

桌子：

public interface Desk {
    void getDeskIntroduction();
}

以椅子為例，我們分別實現簡約現代和歐式兩種風格。
簡約現代風格椅子：

public class ModernStyleChair implements Chair {
    @Override
    public void getChairIntroduction() {
        System.out.println("這是一個現代簡約風格的椅子");
    }
}

歐式風格椅子：

public class EuropeanStyleChair implements Chair {
    @Override
    public void getChairIntroduction() {
        System.out.println("這是一個歐式風格的椅子");
    }
}

桌子也有兩種實現，代碼這里省略。

產品我們已經編寫完成。接下來我們來看看工廠的代碼。

首先我們定義一個家具工廠接口，可以生產椅子和桌子：

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

由于我們支持兩種不同的風格，所以我們編寫兩個實現類。

簡約風格家具工廠：

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

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

歐式風格家具工廠：

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

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

上面的代碼中，每種工廠各自實現如何生產兩種不同的家具。

客戶端代碼如下：

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();
    }
}

客戶端代碼中，我們實例化的是歐式家具工廠，那么所生產的椅子和桌子應該是歐式風格。執行后輸出如下：

這是一個歐式風格的椅子
這是一個歐式風格的桌子

和我們的預期相符。如果想要更換產品族，從現代簡約切換到歐式，我們只需要修改一處代碼。

FurnitureFactory furnitureFactory = new ModernFurnitureFactory();

僅通過更換抽象工廠的實現即可實現。修改后執行結果如下：

這是一個現代簡約風格的椅子
這是一個現代簡約風格的桌子

可以看到已經切換到簡約風格的產品族。這個過程中并不需要改任何產品使用的代碼。

如果增加別的風格產品族，只需要新建新風格的產品族產品，增加新風格產品族的工廠實現即可。
類圖：

2. 抽象工廠優缺點

2.1 優點

1. 分離了產品類和客戶端類：客戶端只依賴抽象的產品接口。此外，如何生產產品被封裝在工廠內部；
2. 方便切換產品族：客戶端代碼只需要初始化一次工廠實現。這意味著在切換產品族的時候，只需要修改一行代碼，換一個工廠實現即可；
3. 保證產品的一致性：使用抽象工廠，可以保證你從相同工廠生產的產品都屬于同一個產品族。不會出現椅子是現代簡約風格，而桌子是歐式風格的情況。

2.2 缺點

添加新的產品時，改動較多。例子從兩個維度定義產品，一是不同產品，比如桌子、椅子。另外是不同族，例如現代簡約和歐式。使用抽象工廠，優化了產品族，也就是第二個維度變化的難度。但是當添加新的產品時改動就會比較多。比如我們要添加一個新的產品是電視柜。那么需要修改抽象工廠，添加生產電視柜的方法。此外，有幾種工廠的實現，我們就需要修改幾個類，添加具體的生產實現。

3. 抽象工廠適用場景

1. 你的系統中，需要使用不同產品族中的某一個產品族來操作。 比如說DB源。如果想切換DB，只需要切換DB源即可，其他代碼基本上不需要改動；
2. 你的系統中，需要保證某些產品的一致性。 比如操作系統的外觀，當切換到夜間模式時，所有的組件都會換為夜間模式風格。

4. 小結

抽象工廠可以做到一組產品的使用和生產相分離。通過抽象工廠模式，我們切換一組產品族的，只需要更換抽象工廠實現即可。由于產品生產被分離出去，所以添加新的產品族完全通過擴展來實現的。很好的實現了開閉原則。如果你要生產的產品很多，而且是一個產品族。并且面臨不同產品族切換的情況。那么可以考慮通過抽象工廠來實現。