产品等级结构与产品族
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，工厂方法具有唯一性，一般情况下，一个具体工厂中只有一个或者一组重载的工厂方法。但是，有时候希望一个工厂可以提供多个产品对象，而不是单一的产品对象，例如一个电器工厂，他可以生产电视机，电冰箱，空调等多种电器，而不是只生产某一种电器。为了更好的理解抽象工厂概念，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，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
- 产品族:在抽象工厂种，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，海尔电冰箱构成一个产品族
当系统所提供的工厂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，属于不同类型的具体产品时，就可以使用抽象工厂模式。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式。
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加简单，更加有效率
概述
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
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，它是一种对象创建模式
结构图
在抽象工厂模式中，每一个具体工厂都提供了很多个工厂方法用于生产多种不同类型的产品，这些产品构成了一个产品族，如上图，在抽象工厂模式中包含了4种角色
AbstractFactory（抽象工厂）：它声明了一组用于创建一族产品的方法，每一个方法对应一种产品
ConcreteFactory（具体工厂）：它实现了在抽象工厂种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，每一个产品都位于某个产品等级结构中
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有的业务方法
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
在抽象工厂中声明了多个工厂方法，用于创建不同类型的产品，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类，典型代码如下
abstract class AbstractFactory{
public abstract AbstractProductA createProductA(); //工厂方法一
public abstract AbstractProductB createProductB(); //工厂方法二
....
}
具体工厂实现了抽象工厂，每一个具体的工厂方法可以返回一个特定的产品对象，而同一个具体工厂所创建的产品对象构成了一个产品族。对于每一个具体工厂类，其典型的代码如下
class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory{
//工厂方法一
public AbstractProductA createProductA(){
return new ConcreteProductA1();
}
//工厂方法二
public AbstractProductA createProductB(){
return new ConcreteProductB1();
}
}
重构界面皮肤库
使用抽象工厂模式类重构界面皮肤库
结构图
在图中，SkinFactory接口充当抽象工厂，其子类SpringSkinFactory和SummerSkinFactory充当具体工厂，接口Button，TextField和ComboBox充当抽象产品，其子类SpringButton，SpringTextField，SpringComboBox和SummnerButton，SummerTextField，SummerComboBox充当具体产品，代码如下
代码实现
按钮接口：抽象产品
public interface Button {
public void display();
}
spring按钮类：具体产品
public class SpringButton implements Button {
@Override
public void display() {
System.out.println("显示浅绿色按钮");
}
}
summer按钮类：具体产品
public class SummerButton implements Button {
@Override
public void display() {
System.out.println("显示浅蓝色按钮");
}
}
文本框接口：抽象产品
public interface TextField {
public void display();
}
Spring文本框类：具体产品
public class SpringTextField implements TextField {
public void display() {
System.out.println("显示绿色边框文本框");
}
}
summer文本框类：具体产品
public class SummerTextField implements TextField{
public void display() {
System.out.println("显示蓝色边框文本框");
}
}
组合框接口：抽象产品
public interface ComboBox {
public void display();
}
Spring组合框：具体产品
public class SpringComboBox implements ComboBox {
public void display() {
System.out.println("显示绿色边框组合框");
}
}
Summer组合框类：具体产品
public class SummerComboBox implements ComboBox {
public void display() {
System.out.println("显示蓝色边框组合框");
}
}
界面皮肤工厂接口：抽象工厂
public interface SkinFactory {
public Button createButton();
public TextField createTextField();
public ComboBox createComboBox();
}
Spring皮肤工厂：具体工厂
public class SpringSkinFactory implements SkinFactory {
public Button createButton() {
return new SpringButton();
}
public TextField createTextField() {
return new SpringTextField();
}
public ComboBox createComboBox() {
return new SpringComboBox();
}
}
Summer皮肤工厂：具体工厂
public class SummerSkinFactory implements SkinFactory {
@Override
public Button createButton() {
return new SummerButton();
}
@Override
public TextField createTextField() {
return new SummerTextField();
}
@Override
public ComboBox createComboBox() {
return new SummerComboBox();
}
}
配置文件：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config>
<className>SpringSkinFactory</className>
</config>
工具类：
public class XMLUtil {
//该方法用于从xml配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
public static Object getBean() {
try {
//创建文档对象
DocumentBuilderFactory dFatory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFatory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("config.xml"));
//获取包含类名的文本节点
NodeList nl = doc.getElementsByTagName("chartType");
Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
String cName = classNode.getNodeName();
//通过类名生成实例对象并将其返回
Class c = Class.forName(cName);
Object obj = c.newInstance();
return obj;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
客户端测试：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//使用抽象层定义
SkinFactory factory;
Button bt;
TextField tf;
ComboBox cb;
factory = (SkinFactory) XMLUtil.getBean();
bt = factory.createButton();
tf = factory.createTextField();
cb = factory.createComboBox();
bt.display();
tf.display();
cb.display();
}
}
总结
抽象工厂模式是工厂方法模式的进一步延伸，由于它提供了功能更加强大的工厂类并具备较好的可扩展性，在软件开发中得以广泛应用，尤其是在一些框架和API类库的设计中，如在Java语言中的AWT（抽象窗口工具包）中就使用了抽象工厂模式，用来实现在不同操作系统中，应用程序呈现与所在操作系统一致的外观界面
优点
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，更换一个具体工厂相对比较容易，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
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的对象
增加新的产品族很方便，无须修改已有的系统，符合开闭原则
缺点
增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有的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
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观察，将对象的创建和使用解耦
系统中有多于一个的产品族，而每一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，也可以方便地增加新的产品族
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，按钮和文本框之间没有直接关系，但是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：操作系统类型
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