一暑刃、場景

舉個生活中常見的例子——組裝電腦厢漩，我們在組裝電腦的時候，通常需要選擇一系列的配件岩臣，比如CPU溜嗜、硬盤、內(nèi)存架谎、主板炸宵、電源、機箱等谷扣。為討論使用簡單點土全，只考慮選擇CPU和主板的問題。

事實上会涎，在選擇CPU的時候裹匙，面臨一系列的問題，比如品牌末秃、型號概页、針腳數(shù)目、主頻等問題练慕，只有把這些問題都確定下來惰匙，才能確定具體的CPU。

同樣铃将，在選擇主板的時候项鬼，也有一系列問題，比如品牌劲阎、芯片組秃臣、集成芯片、總線頻率等問題哪工，也只有這些都確定了奥此，才能確定具體的主板。

選擇不同的CPU和主板雁比，是每個客戶在組裝電腦的時候稚虎，向裝機公司提出的要求，也就是我們每個人自己擬定的裝機方案偎捎。

在最終確定這個裝機方案之前蠢终，還需要整體考慮各個配件之間的兼容性序攘。比如：CPU和主板，如果使用Intel的CPU和AMD的主板是根本無法組裝的寻拂。因為Intel的CPU針腳數(shù)與AMD主板提供的CPU插口不兼容程奠，就是說如果使用Intel的CPU根本就插不到AMD的主板中，所以裝機方案是整體性的祭钉，里面選擇的各個配件之間是有關(guān)聯(lián)的瞄沙。

對于裝機工程師而言，他只知道組裝一臺電腦慌核，需要相應的配件距境，但是具體使用什么樣的配件，還得由客戶說了算垮卓。也就是說裝機工程師只是負責組裝垫桂，而客戶負責選擇裝配所需要的具體的配件。因此粟按，當裝機工程師為不同的客戶組裝電腦時诬滩，只需要根據(jù)客戶的裝機方案，去獲取相應的配件灭将，然后組裝即可疼鸟。

二、使用簡單工廠模式的解決方案

• 對于客戶宗侦，需要選擇CPU和主板愚臀，然后告訴工程師去組裝電腦

• 對于工程師忆蚀，只知道CPU和主板的接口矾利，不需要了解內(nèi)部實現(xiàn)，我們使用簡單工程模式來實現(xiàn)

  
  
  簡單工廠.png
• 根據(jù)上圖馋袜，我們編寫源碼

    public interface Cpu {
         private calculate();
    }

public class IntelCpu implements Cpu {
    /**
     * CPU的針腳數(shù)
     */
    private int pins = 0;
    public  IntelCpu(int pins){
        this.pins = pins;
    }
    @Override
    public void calculate() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Intel CPU的針腳數(shù)：" + pins);
    }

}

public class IntelCpu implements Cpu {
    /**
     * CPU的針腳數(shù)
     */
    private int pins = 0;
    public  IntelCpu(int pins){
        this.pins = pins;
    }
    @Override
    public void calculate() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Intel CPU的針腳數(shù)：" + pins);
    }

}

public interface Mainboard {
    public void installCPU();
}

public class IntelMainboard implements Mainboard {
    /**
     * CPU插槽的孔數(shù)
     */
    private int cpuHoles = 0;
    /**
     * 構(gòu)造方法男旗，傳入CPU插槽的孔數(shù)
     * @param cpuHoles
     */
    public IntelMainboard(int cpuHoles){
        this.cpuHoles = cpuHoles;
    }
    @Override
    public void installCPU() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Intel主板的CPU插槽孔數(shù)是：" + cpuHoles);
    }

}

public class AmdMainboard implements Mainboard {
    /**
     * CPU插槽的孔數(shù)
     */
    private int cpuHoles = 0;
    /**
     * 構(gòu)造方法，傳入CPU插槽的孔數(shù)
     * @param cpuHoles
     */
    public AmdMainboard(int cpuHoles){
        this.cpuHoles = cpuHoles;
    }
    @Override
    public void installCPU() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("AMD主板的CPU插槽孔數(shù)是：" + cpuHoles);
    }
}

public class CpuFactory {
    public static Cpu createCpu(int type){
        Cpu cpu = null;
        if(type == 1){
            cpu = new IntelCpu(755);
        }else if(type == 2){
            cpu = new AmdCpu(938);
        }
        return cpu;
    }
}

public class MainboardFactory {
    public static Mainboard createMainboard(int type){
        Mainboard mainboard = null;
        if(type == 1){
            mainboard = new IntelMainboard(755);
        }else if(type == 2){
            mainboard = new AmdMainboard(938);
        }
        return mainboard;
    }
}

public class ComputerEngineer {
    /**
     * 定義組裝機需要的CPU
     */
    private Cpu cpu = null;
    /**
     * 定義組裝機需要的主板
     */
    private Mainboard mainboard = null;
    public void makeComputer(int cpuType , int mainboard){
        /**
         * 組裝機器的基本步驟
         */
        //1:首先準備好裝機所需要的配件
        prepareHardwares(cpuType, mainboard);
        //2:組裝機器
        //3:測試機器
        //4：交付客戶
    }
    private void prepareHardwares(int cpuType , int mainboard){
        //這里要去準備CPU和主板的具體實現(xiàn)欣鳖，為了示例簡單察皇，這里只準備這兩個
        //可是，裝機工程師并不知道如何去創(chuàng)建泽台，怎么辦呢什荣？
        
        //直接找相應的工廠獲取
        this.cpu = CpuFactory.createCpu(cpuType);
        this.mainboard = MainboardFactory.createMainboard(mainboard);
        
        //測試配件是否好用
        this.cpu.calculate();
        this.mainboard.installCPU();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[]args){
        ComputerEngineer cf = new ComputerEngineer();
        cf.makeComputer(1,1);
    }
}

運行結(jié)果如下：

運行結(jié)果.png

• 以上程序看起來實現(xiàn)了我們的需求，但有個問題怀酷，如果客戶選了Inter的Cpu和Amd的主板稻爬，那對于工程師來說，他只管組裝蜕依，但實際上這臺電腦是無法使用的桅锄，根本無法適配琉雳，這個問題我們應該如何去解決呢？

三友瘤、抽象工廠模式

每一個模式都是針對一定問題的解決方案翠肘。抽象工廠模式與工廠方法模式的最大區(qū)別就在于，工廠方法模式針對的是一個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)辫秧；而抽象工廠模式則需要面對多個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)束倍。

在學習抽象工廠具體實例之前，應該明白兩個重要的概念：產(chǎn)品族和產(chǎn)品等級茶没。

所謂產(chǎn)品族肌幽，是指位于不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中，功能相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品組成的家族抓半。比如AMD的主板喂急、芯片組、CPU組成一個家族笛求，Intel的主板廊移、芯片組、CPU組成一個家族探入。而這兩個家族都來自于三個產(chǎn)品等級：主板狡孔、芯片組、CPU蜂嗽。一個等級結(jié)構(gòu)是由相同的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品組成苗膝，示意圖如下：

1.png

顯然，每一個產(chǎn)品族中含有產(chǎn)品的數(shù)目植旧，與產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的數(shù)目是相等的辱揭。產(chǎn)品的等級結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品族將產(chǎn)品按照不同方向劃分，形成一個二維的坐標系病附。橫軸表示產(chǎn)品的等級結(jié)構(gòu)问窃，縱軸表示產(chǎn)品族，上圖共有兩個產(chǎn)品族完沪，分布于三個不同的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中域庇。只要指明一個產(chǎn)品所處的產(chǎn)品族以及它所屬的等級結(jié)構(gòu)，就可以唯一的確定這個產(chǎn)品覆积。

上面所給出的三個不同的等級結(jié)構(gòu)具有平行的結(jié)構(gòu)听皿。因此，如果采用工廠方法模式宽档，就勢必要使用三個獨立的工廠等級結(jié)構(gòu)來對付這三個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)尉姨。由于這三個產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的相似性，會導致三個平行的工廠等級結(jié)構(gòu)雌贱。隨著產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的數(shù)目的增加啊送，工廠方法模式所給出的工廠等級結(jié)構(gòu)的數(shù)目也會隨之增加偿短。如下圖：

2.png

　那么，是否可以使用同一個工廠等級結(jié)構(gòu)來對付這些相同或者極為相似的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)呢馋没？當然可以的昔逗，而且這就是抽象工廠模式的好處。同一個工廠等級結(jié)構(gòu)負責三個不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中的產(chǎn)品對象的創(chuàng)建篷朵。

3.png

四澈缺、抽象工廠模式結(jié)構(gòu)

抽象工廠模式是對象的創(chuàng)建模式坪创，它是工廠方法模式的進一步推廣。

假設一個子系統(tǒng)需要一些產(chǎn)品對象姐赡，而這些產(chǎn)品又屬于一個以上的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)莱预。那么為了將消費這些產(chǎn)品對象的責任和創(chuàng)建這些產(chǎn)品對象的責任分割開來，可以引進抽象工廠模式项滑。這樣的話依沮，消費產(chǎn)品的一方不需要直接參與產(chǎn)品的創(chuàng)建工作，而只需要向一個公用的工廠接口請求所需要的產(chǎn)品枪狂。

通過使用抽象工廠模式危喉，可以處理具有相同（或者相似）等級結(jié)構(gòu)中的多個產(chǎn)品族中的產(chǎn)品對象的創(chuàng)建問題。如下圖所示：

4.png

由于這兩個產(chǎn)品族的等級結(jié)構(gòu)相同摘完，因此使用同一個工廠族也可以處理這兩個產(chǎn)品族的創(chuàng)建問題姥饰，這就是抽象工廠模式傻谁。

根據(jù)產(chǎn)品角色的結(jié)構(gòu)圖孝治，就不難給出工廠角色的結(jié)構(gòu)設計圖。

5.png

可以看出审磁，每一個工廠角色都有兩個工廠方法谈飒，分別負責創(chuàng)建分屬不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品對象。

6.png

　前面示例實現(xiàn)的CPU接口和CPU實現(xiàn)對象态蒂，主板接口和主板實現(xiàn)對象杭措，都不需要變化。

前面示例中創(chuàng)建CPU的簡單工廠和創(chuàng)建主板的簡單工廠钾恢，都不再需要手素。

新加入的抽象工廠類和實現(xiàn)類：

public interface AbstractFactory {
    /**
     * 創(chuàng)建CPU對象
     * @return CPU對象
     */
    public Cpu createCpu();
    /**
     * 創(chuàng)建主板對象
     * @return 主板對象
     */
    public Mainboard createMainboard();
}

public class IntelFactory implements AbstractFactory {

    @Override
    public Cpu createCpu() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new IntelCpu(755);
    }

    @Override
    public Mainboard createMainboard() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new IntelMainboard(755);
    }

}

public class AmdFactory implements AbstractFactory {

    @Override
    public Cpu createCpu() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new IntelCpu(938);
    }

    @Override
    public Mainboard createMainboard() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new IntelMainboard(938);
    }

}

裝機工程師類跟前面的實現(xiàn)相比鸳址，主要的變化是：從客戶端不再傳入選擇CPU和主板的參數(shù)，而是直接傳入客戶已經(jīng)選擇好的產(chǎn)品對象泉懦。這樣就避免了單獨去選擇CPU和主板所帶來的兼容性問題稿黍，客戶要選就是一套，就是一個系列崩哩。

public class ComputerEngineer {
    /**
     * 定義組裝機需要的CPU
     */
    private Cpu cpu = null;
    /**
     * 定義組裝機需要的主板
     */
    private Mainboard mainboard = null;
    public void makeComputer(AbstractFactory af){
        /**
         * 組裝機器的基本步驟
         */
        //1:首先準備好裝機所需要的配件
        prepareHardwares(af);
        //2:組裝機器
        //3:測試機器
        //4：交付客戶
    }
    private void prepareHardwares(AbstractFactory af){
        //這里要去準備CPU和主板的具體實現(xiàn)巡球，為了示例簡單，這里只準備這兩個
        //可是邓嘹，裝機工程師并不知道如何去創(chuàng)建酣栈，怎么辦呢？
        
        //直接找相應的工廠獲取
        this.cpu = af.createCpu();
        this.mainboard = af.createMainboard();
        
        //測試配件是否好用
        this.cpu.calculate();
        this.mainboard.installCPU();
    }
}

客戶端：

public class Client {
    public static void main(String[]args){
        //創(chuàng)建裝機工程師對象
        ComputerEngineer cf = new ComputerEngineer();
        //客戶選擇并創(chuàng)建需要使用的產(chǎn)品對象
        AbstractFactory af = new IntelFactory();
        //告訴裝機工程師自己選擇的產(chǎn)品汹押，讓裝機工程師組裝電腦
        cf.makeComputer(af);
    }
}

抽象工廠的功能是為一系列相關(guān)對象或相互依賴的對象創(chuàng)建一個接口矿筝。一定要注意，這個接口內(nèi)的方法不是任意堆砌的棚贾，而是一系列相關(guān)或相互依賴的方法跋涣。比如上面例子中的主板和CPU，都是為了組裝一臺電腦的相關(guān)對象鸟悴。不同的裝機方案陈辱，代表一種具體的電腦系列。

下載.png

　由于抽象工廠定義的一系列對象通常是相關(guān)或相互依賴的细诸，這些產(chǎn)品對象就構(gòu)成了一個產(chǎn)品族沛贪，也就是抽象工廠定義了一個產(chǎn)品族。

這就帶來非常大的靈活性震贵，切換產(chǎn)品族的時候利赋，只要提供不同的抽象工廠實現(xiàn)就可以了，也就是說現(xiàn)在是以一個產(chǎn)品族作為一個整體被切換猩系。

8.png

在什么情況下應當使用抽象工廠模式
1.一個系統(tǒng)不應當依賴于產(chǎn)品類實例如何被創(chuàng)建媚送、組合和表達的細節(jié)，這對于所有形態(tài)的工廠模式都是重要的寇甸。

2.這個系統(tǒng)的產(chǎn)品有多于一個的產(chǎn)品族塘偎，而系統(tǒng)只消費其中某一族的產(chǎn)品。

3.同屬于同一個產(chǎn)品族的產(chǎn)品是在一起使用的拿霉，這一約束必須在系統(tǒng)的設計中體現(xiàn)出來吟秩。（比如：Intel主板必須使用Intel CPU、Intel芯片組）

4.系統(tǒng)提供一個產(chǎn)品類的庫绽淘，所有的產(chǎn)品以同樣的接口出現(xiàn)涵防，從而使客戶端不依賴于實現(xiàn)。

抽象工廠模式的起源
　　抽象工廠模式的起源或者最早的應用沪铭，是用于創(chuàng)建分屬于不同操作系統(tǒng)的視窗構(gòu)建壮池。比如：命令按鍵（Button）與文字框（Text)都是視窗構(gòu)建偏瓤，在UNIX操作系統(tǒng)的視窗環(huán)境和Windows操作系統(tǒng)的視窗環(huán)境中，這兩個構(gòu)建有不同的本地實現(xiàn)椰憋，它們的細節(jié)有所不同硼补。

在每一個操作系統(tǒng)中，都有一個視窗構(gòu)建組成的構(gòu)建家族熏矿。在這里就是Button和Text組成的產(chǎn)品族已骇。而每一個視窗構(gòu)件都構(gòu)成自己的等級結(jié)構(gòu)，由一個抽象角色給出抽象的功能描述票编，而由具體子類給出不同操作系統(tǒng)下的具體實現(xiàn)褪储。

10.png

可以發(fā)現(xiàn)在上面的產(chǎn)品類圖中，有兩個產(chǎn)品的等級結(jié)構(gòu)慧域，分別是Button等級結(jié)構(gòu)和Text等級結(jié)構(gòu)鲤竹。同時有兩個產(chǎn)品族，也就是UNIX產(chǎn)品族和Windows產(chǎn)品族昔榴。UNIX產(chǎn)品族由UNIX Button和UNIX Text產(chǎn)品構(gòu)成辛藻；而Windows產(chǎn)品族由Windows Button和Windows Text產(chǎn)品構(gòu)成。

11.png

系統(tǒng)對產(chǎn)品對象的創(chuàng)建需求由一個工程的等級結(jié)構(gòu)滿足互订，其中有兩個具體工程角色吱肌，即UnixFactory和WindowsFactory。UnixFactory對象負責創(chuàng)建Unix產(chǎn)品族中的產(chǎn)品仰禽，而WindowsFactory對象負責創(chuàng)建Windows產(chǎn)品族中的產(chǎn)品氮墨。這就是抽象工廠模式的應用，抽象工廠模式的解決方案如下圖：

12.png

顯然吐葵，一個系統(tǒng)只能夠在某一個操作系統(tǒng)的視窗環(huán)境下運行规揪，而不能同時在不同的操作系統(tǒng)上運行。所以温峭，系統(tǒng)實際上只能消費屬于同一個產(chǎn)品族的產(chǎn)品猛铅。

在現(xiàn)代的應用中，抽象工廠模式的使用范圍已經(jīng)大大擴大了凤藏，不再要求系統(tǒng)只能消費某一個產(chǎn)品族了奸忽。因此，可以不必理會前面所提到的原始用意清笨。

抽象工廠模式的優(yōu)點

• 分離接口和實現(xiàn)
  　 客戶端使用抽象工廠來創(chuàng)建需要的對象月杉，而客戶端根本就不知道具體的實現(xiàn)是誰刃跛，客戶端只是面向產(chǎn)品的接口編程而已抠艾。也就是說，客戶端從具體的產(chǎn)品實現(xiàn)中解耦桨昙。

• 使切換產(chǎn)品族變得容易
  　　因為一個具體的工廠實現(xiàn)代表的是一個產(chǎn)品族检号，比如上面例子的從Intel系列到AMD系列只需要切換一下具體工廠腌歉。

抽象工廠模式的缺點

• 不太容易擴展新的產(chǎn)品
  　　如果需要給整個產(chǎn)品族添加一個新的產(chǎn)品，那么就需要修改抽象工廠齐苛，這樣就會導致修改所有的工廠實現(xiàn)類翘盖。