Java特性之设计模式【抽象工厂模式】

一、抽象工厂模式

概述

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式

在抽象工厂模式中,接口是负责创建一个相关对象的工厂,不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象

抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定具体实现类。通过使用抽象工厂模式,可以将客户端与具体产品的创建过程解耦,使得客户端可以通过工厂接口来创建一族产品

主要解决:主要解决接口选择的问题

何时使用:我们明确地计划不同条件下创建不同实例时

优缺点

优点:

当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时,它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象

缺点:

产品族扩展非常困难,要增加一个系列的某一产品,既要在抽象的 Creator 里加代码,又要在具体的里面加代码

1. 各个角色介绍

1.1 抽象工厂(Abstract Factory)

声明了一组用于创建产品对象的方法,每个方法对应一种产品类型。抽象工厂可以是接口或抽象类

1.2 具体工厂(Concrete Factory)

实现了抽象工厂接口,负责创建具体产品对象的实例

1.3 抽象产品(Abstract Product)

定义了一组产品对象的共同接口或抽象类,描述了产品对象的公共方法

1.4 具体产品(Concrete Product)

实现了抽象产品接口,定义了具体产品的特定行为和属性

2. UML图

将创建 ShapeColor 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactoryColorFactory,这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer

AbstractFactoryPatternDemo 类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 ShapeCIRCLE / RECTANGLE / SQUARE),以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 ColorRED / GREEN / BLUE),以便获取它所需对象的类型

在这里插入图片描述

3. 具体例子和代码

角色分配

  • Shape:形状接口

    • Circle:圆形(实现形状接口)
    • Rectangle:三角形(实现形状接口)
    • Square:正方形(实现形状接口)
  • Color:形状接口

    • Red:圆形(实现形状接口)
    • Green:三角形(实现形状接口)
    • Blue:正方形(实现形状接口)
  • AbstractFactory:抽象工厂

    • ColorFactory:颜色工厂
    • ShapeFactory:形状工厂
  • FactoryProducer:工厂生产者

3.1 形状接口以及实现类

  • Shape
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 形状接口
 */
public interface Shape {

    /**
     * 绘图
     */
    void draw();

}
  • Circle
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 实现形状接口-圆形
 */
public class Circle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }

}
  • Rectangle
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 实现形状接口-长方形
 */
public class Rectangle implements Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }

}
  • Square
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 实现形状接口-正方形
 */
public class Square implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }

}

3.2 颜色接口以及实现类

  • Color
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 颜色接口
 */
public interface Color {

    /**
     * 颜色填充
     */
    void fill();

}
  • Red
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 继承颜色接口-红色
 */
public class Red implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }

}
  • Green
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 继承颜色接口-绿色
 */
public class Green implements Color {

    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("Inside Green::fill() method.");
    }

}
  • Blue
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 继承颜色接口-蓝色
 */
public class Blue implements Color {

   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }

}

3.3 抽象工厂类以及实现类

  • AbstractFactory
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 抽象工厂
 */
public abstract class AbstractFactory {

    /**
     * 构造颜色实体
     *
     * @param color 颜色名称
     * @return 颜色实体
     */
    public abstract Color getColor(String color);

    /**
     * 构造形状实体
     *
     * @param shape 形状名称
     * @return 形状实体
     */
    public abstract Shape getShape(String shape);

}
  • ColorFactory
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 颜色工厂
 */
public class ColorFactory extends AbstractFactory {

    @Override
    public Shape getShape(String shapeType) {
        return null;
    }

    @Override
    public Color getColor(String color) {
        if (color == null) {
            return null;
        }
        if (color.equalsIgnoreCase("RED")) {
            return new Red();
        } else if (color.equalsIgnoreCase("GREEN")) {
            return new Green();
        } else if (color.equalsIgnoreCase("BLUE")) {
            return new Blue();
        }
        return null;
    }
}
  • ShapeFacotry
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 形状工厂
 */
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {

   @Override
   public Shape getShape(String shapeType) {
      if (shapeType == null) {
         return null;
      }
      // (优化:这里可以通过反射来获取)
      if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
         return new Circle();
      } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
         return new Rectangle();
      } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")) {
         return new Square();
      }
      return null;
   }

   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

3.4 工厂生产者

  • FactoryProducer
package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 * @description 工厂生产者
 */
public class FactoryProducer {

    /**
     * 根据选择获取对应的生产工厂
     *
     * @param choice 选择类型
     * @return 具体的工厂
     */
    public static AbstractFactory getFactory(String choice) {
        if (choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")) {
            return new ShapeFactory();
        } else if (choice.equalsIgnoreCase("COLOR")) {
            return new ColorFactory();
        }
        return null;
    }
}

3.5 测试主函数

package com.vinjcent.prototype.abstractFactory;

/**
 * @author vinjcent
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.获取形状工厂
        AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");

        // 2.获取形状为 Circle 的对象
        Shape circle = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
        // 2.1 调用 Circle 的 draw 方法
        circle.draw();

        // 3.获取形状为 Rectangle 的对象
        Shape rectangle = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
        // 3.1 调用 Rectangle 的 draw 方法
        rectangle.draw();

        // 4.获取形状为 Square 的对象
        Shape square = shapeFactory.getShape("SQUARE");
        // 4.1 调用 Square 的 draw 方法
        square.draw();

        // 5.获取颜色工厂
        AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");

        // 6.获取颜色为 Red 的对象
        Color red = colorFactory.getColor("RED");
        // 6.1 调用 Red 的 fill 方法
        red.fill();

        // 7.获取颜色为 Green 的对象
        Color green = colorFactory.getColor("GREEN");
        // 7.1调用 Green 的 fill 方法
        green.fill();

        // 8.获取颜色为 Blue 的对象
        Color blue = colorFactory.getColor("BLUE");
        // 8.1调用 Blue 的 fill 方法
        blue.fill();
    }
}

  • 测试结果

在这里插入图片描述

4. 使用场景

  • QQ 换皮肤,一整套一起换
  • 生成不同操作系统的程序

注意事项:

产品族难扩展,产品等级易扩展

在这里插入图片描述