[设计模式Java实现附plantuml源码~创建型] 产品族的创建——抽象工厂模式

前言：
为什么之前写过Golang 版的设计模式，还在重新写Java 版？
答：因为对于我而言，当然也希望对正在学习的大伙有帮助。Java作为一门纯面向对象的语言，更适合用于学习设计模式。
为什么类图要附上uml
因为很多人学习有做笔记的习惯，如果单纯的只是放一张图片，那么学习者也只能复制一张图片，可复用性较低，附上uml，方便有新理解时，快速出新图。

🔥[设计模式Java实现附plantuml源码]专链

1. 确保对象的唯一性～单例模式
2. 集中式工厂的实现～简单工厂模式
3. 多态工厂的实现——工厂方法模式
4. 产品族的创建——抽象工厂模式

工厂方法模式通过引入工厂等级结构，解决了简单工厂模式中工厂类职责太重的问题。但由于工厂方法模式中的每个工厂只生产一类产品，可能会导致系统中存在大量的工厂类，势必会增加系统的开销。此时，可以考虑将一些相关的产品组成一个“产品族”，由同一个工厂来统一生产，这就是本章将要学习的抽象工厂模式的基本思想。

为了更好地理解抽象工厂模式，这里先引入如下两个概念：
（1）产品等级结构。产品等级结构即产品的继承结构，例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。
（2）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。例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，海尔电视机、海尔电冰箱构成了一个产品族。

抽象工厂模式为创建一组对象提供了一种解决方案。与工厂方法模式相比，抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品，它负责创建一族产品。
抽象工厂模式定义如下：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，它是一种对象创建型模式。

@startuml

abstract class 抽象产品族1海尔{}

class 产品1电视机 extends 抽象产品族1海尔 {}
class 产品2洗衣机 extends 抽象产品族1海尔 {}

abstract class 抽象产品族2{}

abstract class 抽象工厂 {

+ 生产抽象产品族1():抽象产品族1海尔
+ 生产抽象产品族2():抽象产品族2
}

class 具体工厂1 extends 抽象产品族1海尔 implements 抽象工厂 {
+ 生产产品1():抽象产品族1海尔
+ 生产产品2():抽象产品族1海尔
}

具体工厂1 -up-> 产品1电视机
具体工厂1 -up-> 产品2洗衣机

@enduml

在抽象工厂模式结构图中包含以下4个角色。
（1）AbstractFactory（抽象工厂）：它声明了一组用于创建一族产品的方法，每个方法对应一种产品。
（2）ConcreteFactory（具体工厂）：它实现了在抽象工厂中声明的创建产品的方法，生成一组具体产品，这些产品构成了一个产品族，每种产品都位于某个产品等级结构中。
（3）AbstractProduct（抽象产品）：它为每种产品声明接口，在抽象产品中声明了产品所具有的业务方法。
（4）ConcreteProduct（具体产品)：它定义具体工厂生产的具体产品对象，实现在抽象产品接口中声明的业务方法。

代码实现

public class AbstractFactoryDemo {
    // 抽象产品族1
    static abstract class AbstractProductFamily1 {}

    // 产品1
    static class Product1 extends AbstractProductFamily1 {}

    // 产品2
    static class Product2 extends AbstractProductFamily1 {}

    // 抽象产品族2
    static abstract class AbstractProductFamily2 {}

    // 抽象工厂
    interface AbstractFactory {
        AbstractProductFamily1 createProductFamily1();
        AbstractProductFamily2 createProductFamily2();
    }

    // 具体工厂1
    static class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
        @Override
        public AbstractProductFamily1 createProductFamily1() {
            return new Product1();
        }

        @Override
        public AbstractProductFamily2 createProductFamily2() {
            // 在具体工厂1中创建抽象产品族2的实例
            return null; // 根据具体情况进行实现
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        // 创建具体工厂1的实例
        AbstractFactory factory = new ConcreteFactory1();

        // 使用具体工厂1创建抽象产品族1的实例
        AbstractProductFamily1 product1 = factory.createProductFamily1();
        AbstractProductFamily1 product2 = factory.createProductFamily1();
        System.out.println(product1);
        System.out.println(product2);

        // 使用具体工厂1创建抽象产品族2的实例
        AbstractProductFamily2 product3 = factory.createProductFamily2();
        System.out.println(product3);

    }

}

抽象工厂总结

抽象工厂模式的主要优点如下：

（1）抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易，所有的具体工厂都实现了在抽象工厂中声明的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
（2）当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
（3）增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合开闭原则。

抽象工厂模式的主要缺点是：

增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有系统进行较大的修改，甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便，违背了开闭原则。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用抽象工厂模式：
（1）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，这对于所有类型的工厂模式都是很重要的，用户无须关心对象的创建过程，将对象的创建和使用解耦。
（2）系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一个产品族。可以通过配置文件等方式来使得用户可以动态改变产品族，也可以很方便地增加新的产品族。
（3）属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。同一个产品族中的产品可以是没有任何关系的对象，但是它们都具有一些共同的约束。例如同一操作系统下的按钮和文本框，按钮与文本框之间没有直接关系，但它们都是属于某一操作系统的，此时具有一个共同的约束条件：操作系统的类 型。
（4）产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构。

代码007普通

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