05 设计模式——抽象工厂模式

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介绍

抽象工厂模式：为创建一组相关或者相互依赖的对象提供一个接口，而无需指定它们的具体类。

可以说是工厂方法模式的升级版，当需要创建的产品有多个产品线（产品族）时使用抽象工厂模式是比较好的选择。

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，更换一个具体工厂就变得相对容易。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，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。另外，应用抽象工厂模式可以实现高内聚低耦合的设计目的，因此抽象工厂模式得到了广泛的应用。
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。这对一些需要根据当前环境来决定其行为的软件系统来说，是一种非常实用的设计模式。
增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

缺点

在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来较大的不便。
开闭原则的倾斜性
1）增加产品族：对于增加新的产品族，抽象工厂模式很好地支持了“开闭原则”，只需要增加具体产品并对应增加一个新的具体工厂，对已有代码无须做任何修改。
2）增加新的产品等级结构：对于增加新的产品等级结构，需要修改所有的工厂角色，包括抽象工厂类，在所有的工厂类中都需要增加生产新产品的方法，违背了“开闭原则”。

正因为抽象工厂模式存在“开闭原则”的倾斜性，它以一种倾斜的方式来满足“开闭原则”，为增加新产品族提供方便，但不能为增加新产品结构提供这样的方便，因此要求设计人员在设计之初就能够全面考虑，不会在设计完成之后向系统中增加新的产品等级结构，也不会删除已有的产品等级结构，否则将会导致系统出现较大的修改，为后续维护工作带来诸多麻烦。

使用场景

在以下情况下可以考虑使用抽象工厂模式：

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。
系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。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。
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，如同一制作水果蛋糕用的水果—草莓和芒果，草莓和芒果之间没有直接关系，但它们都是属于水果。
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。

UML关系图

抽象工厂模式中有如下角色：

AbstractFactory：抽象工厂，它声明了用来创建不同产品的方法。
ConcreteFactory：具体工厂，实现抽象工厂中定义的创建产品的方法。
AbstractProduct：抽象产品，为每种产品声明业务方法。比如上图的AbstractProductA和 AbstractProductB。
ConcreteProduct：具体产品，定义具体工厂生产的具体产品，并实现抽象产品中定义的业务方法。

示例

联想和惠普生产的电脑分为了两个产品线，一个台式机，一个是笔记本。为了解决增加产品线的问题，我们用抽象工厂模式来进行实现。

抽象产品
两个抽象产品类分别为 DesktopComputer 和 NotebookComputer ，用来定义两个产品线：台式机和笔记本。它们都定义了start方法，用来启动电脑。
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public abstract class DesktopComputer {
public abstract void start();
}
public abstract class NotebookComputer {
public abstract void start();
}

具体产品
具体产品为联想和惠普旗下的台式机和笔记本，如下所示。

public class LenovoDesktopComputer extends DesktopComputer {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("联想台式电脑启动");
    }
}
public class HpDesktopComputer extends DesktopComputer {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("惠普台式电脑启动");
    }
}
public class LenovoNotebookComputer extends NotebookComputer {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("联想笔记本电脑启动");
    }
}
public class HpNotebookComputer extends NotebookComputer {
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("惠普笔记本电脑启动");
    }
}

抽象工厂
定义了两个方法，分别用来生产台式电脑和笔记本电脑。

public abstract class ComputerFactory {
    public abstract DesktopComputer createDesktopComputer();
    public abstract NotebookComputer createNotebookComputer();
}

具体工厂
联想工厂和惠普工厂用来生产台式机和笔记本这两个不同产品线的电脑。

public class LenovoFactory extends ComputerFactory {
    @Override
    public DesktopComputer createDesktopComputer() {
        return new LenovoDesktopComputer();
    }
    @Override
    public NotebookComputer createNotebookComputer() {
        return new LenovoNotebookComputer();
    }
}
public class HpFactory extends ComputerFactory {
    @Override
    public DesktopComputer createDesktopComputer() {
        return new HpDesktopComputer();
    }
    @Override
    public NotebookComputer createNotebookComputer() {
        return new HpNotebookComputer();
    }
}

客户端调用：

public class Client {
    public static void main(String[]args) {
        ComputerFactory lenocoFactory = new LenovoFactory();
        lenocoFactory.createDesktopComputer().start();
        lenocoFactory.createNotebookComputer().start();
        ComputerFactory hpFactory = new HpFactory();
        hpFactory.createDesktopComputer().start();
        hpFactory.createNotebookComputer().start();
    }
}

模式在 ANDROID 中的应用

对于 ANDROID 来说，抽象工厂的一个更好的应用是在主题修改上。比如我们的应用中有两套主题，分别为亮色主题 LightTheme 和暗色主题 DarkTheme。这两种主题我们可以通过一个抽象的类或接口来定义，而在对应主题下我们又有各类不同的 UI 元素，比如 Button、TextView、Dialog、ActionBar 等，这些 UI 元素都会分别对应不同的主题，这些 UI 元素我们也可以通过抽象的类或接口，抽象的主题、具体的主题、抽象的 UI 元素和具体的 UI 元素之间的关系就是抽象工厂模式最好的体现。

代码略…