创建型-抽象工厂模式

概述

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，而无需指定它们具体的类。

适用场景

• 系统需要独立于产品的创建、组合和表示
• 系统需要配置多个产品系列中的一个
• 需要强调一系列相关产品对象的设计以便联合使用
• 提供一个产品类库，只想显示接口而非实现

角色组成

• AbstractFactory（抽象工厂）：声明创建产品的方法
• ConcreteFactory（具体工厂）：实现创建具体产品的方法
• AbstractProduct（抽象产品）：声明产品接口
• ConcreteProduct（具体产品）：实现产品接口

代码实现

1. 抽象产品

// 按钮产品
public interface Button {
    void render();
}

// 文本框产品
public interface TextField {
    void render();
}

2. 具体产品（Windows风格）

public class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染 Windows 风格按钮");
    }
}

public class WindowsTextField implements TextField {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染 Windows 风格文本框");
    }
}

3. 具体产品（Mac风格）

public class MacButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染 Mac 风格按钮");
    }
}

public class MacTextField implements TextField {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染 Mac 风格文本框");
    }
}

4. 抽象工厂

public interface GUIFactory {
    Button createButton();
    TextField createTextField();
}

5. 具体工厂

public class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
    
    @Override
    public TextField createTextField() {
        return new WindowsTextField();
    }
}

public class MacFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }
    
    @Override
    public TextField createTextField() {
        return new MacTextField();
    }
}

6. 客户端

public class Application {
    private Button button;
    private TextField textField;
    
    public Application(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        textField = factory.createTextField();
    }
    
    public void render() {
        button.render();
        textField.render();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 根据配置选择工厂
        String os = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
        GUIFactory factory;
        
        if (os.contains("windows")) {
            factory = new WindowsFactory();
        } else {
            factory = new MacFactory();
        }
        
        Application app = new Application(factory);
        app.render();
    }
}

类图

实际案例：数据库访问

// 抽象产品
public interface Connection {
    void connect();
}

public interface Command {
    void execute(String sql);
}

// MySQL 产品
public class MySQLConnection implements Connection {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("连接 MySQL 数据库");
    }
}

public class MySQLCommand implements Command {
    @Override
    public void execute(String sql) {
        System.out.println("MySQL 执行: " + sql);
    }
}

// Oracle 产品
public class OracleConnection implements Connection {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("连接 Oracle 数据库");
    }
}

public class OracleCommand implements Command {
    @Override
    public void execute(String sql) {
        System.out.println("Oracle 执行: " + sql);
    }
}

// 抽象工厂
public interface DatabaseFactory {
    Connection createConnection();
    Command createCommand();
}

// 具体工厂
public class MySQLFactory implements DatabaseFactory {
    @Override
    public Connection createConnection() {
        return new MySQLConnection();
    }
    
    @Override
    public Command createCommand() {
        return new MySQLCommand();
    }
}

JDK 中的应用

• javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory
• javax.xml.transform.TransformerFactory
• javax.xml.xpath.XPathFactory

优缺点

优点：

• 分离了具体的类
• 易于交换产品系列
• 有利于产品的一致性

缺点：

• 难以支持新种类的产品
• 增加新产品需要修改抽象工厂接口

工厂模式对比

模式	产品数量	工厂数量	适用场景
简单工厂	多个	1个	产品较少
工厂方法	1个	多个	单一产品族
抽象工厂	多个	多个	多个产品族