设计模式（三）—— 抽象工厂

模式简介

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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。

抽象工厂模式又称为Kit模式，属于对象创建型模式。

结构说明

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UML类图

角色说明

• AbstractFactory

抽象工厂类。声明一个创建抽象产品对象的操作接口。

• ConcreteFactory

具体工厂类。实现创建具体产品对象的操作。

• AbstractProduct

抽象产品类。为一类产品对象声明一个接口。

• ConcreteProduct

具体产品类。定义一个将被应用的具体工厂创建的产品对象。

示例分析

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继续回到图表工具包的示例中。随着业务的扩展，前两篇中的工具包种类已经不能满足用户的需要，我们需要开发不同主题风格的图表工具，主要分为Windows和Mac两种风格。

来看一下设计思路：

声明抽象产品类PieChart、BarChart

public abstract class PieChart
{
    public abstract void Draw();
}

public abstract class BarChart
{
    public abstract void Draw();
}

分别实现具体产品类WindowsPieChart、WindowsBarChart、MacPieChart以及MacBarChart

class WindowsPieChart : PieChart
{
    public override void Draw()
    {
        string windowsPieChart = "|                            
";
        windowsPieChart += "|        -------   ---------       
";
        windowsPieChart += "|       |*******| |@@@@@@@@@|      
";
        windowsPieChart += "|       |*******| |@@@@@@@@@|      
";
        windowsPieChart += "|       |*******| |@@@@@@@@@|      
";
        windowsPieChart += "|        -------   ---------       
";
        windowsPieChart += "|        -------   ---------       
";
        windowsPieChart += "|       |*******| |$$$$$$$$$|      
";
        windowsPieChart += "|       |*******| |$$$$$$$$$|      
";
        windowsPieChart += "|       |*******| |$$$$$$$$$|      
";
        windowsPieChart += "|        -------   ---------       
";
        windowsPieChart += "|____________________________________";
        Console.WriteLine(windowsPieChart);
    }
}

class WindowsBarChart : BarChart
{
    public override void Draw()
    {
        string windowsBarChart = "|                             
";
        windowsBarChart += "|             __                    
";
        windowsBarChart += "|            |--|             __    
";
        windowsBarChart += "|     __     |--|            |--|   
";
        windowsBarChart += "|    |--|    |--|     __     |--|   
";
        windowsBarChart += "|    |--|    |--|    |--|    |--|   
";
        windowsBarChart += "|    |--|    |--|    |--|    |--|   
";
        windowsBarChart += "|____|--|____|--|____|--|____|--|_____";
        Console.WriteLine(windowsBarChart);
    }
}
    
class MacPieChart : PieChart
{
    public override void Draw()
    {
        string macPieChart = "|                         
";
        macPieChart += "|                               
";
        macPieChart += "|                 /             
";
        macPieChart += "|                /              
";
        macPieChart += "|        |****      @@@@|       
";
        macPieChart += "|       |*******  @@@@@@@|      
";
        macPieChart += "|      |*********@@@@@@@@@|     
";
        macPieChart += "|       |********$$$$$$$$|      
";
        macPieChart += "|        |******$$$$$$$$|       
";
        macPieChart += "|         |****$ $$$$$$|        
";
        macPieChart += "|          |***   $$$$|         
";
        macPieChart += "|______________________________";
        Console.WriteLine(macPieChart);
    }
}

class MacBarChart : BarChart
{
    public override void Draw()
    {
        string macBarChart = "|                             
";
        macBarChart += "|             __                    
";
        macBarChart += "|            |$$|             __    
";
        macBarChart += "|     __     |$$|            |$$|   
";
        macBarChart += "|    |$$|    |$$|     __     |$$|   
";
        macBarChart += "|    |$$|    |$$|    |$$|    |$$|   
";
        macBarChart += "|    |$$|    |$$|    |$$|    |$$|   
";
        macBarChart += "|____|$$|____|$$|____|$$|____|$$|_____";
        Console.WriteLine(macBarChart);
    }
}

声明抽象工厂AbstractFactory，包括抽象方法CreatePieChart和CreateBarChart

public abstract class AbstractFactory
{
    public abstract PieChart CreatePieChart();
    public abstract BarChart CreateBarChart();
}

实现具体工厂WindowsFactory、MacFactory

public class WindowsFactory : AbstractFactory
{
    public override BarChart CreateBarChart()
    {
        return new WindowsBarChart();
    }

    public override PieChart CreatePieChart()
    {
        return new WindowsPieChart();
    }
}

public class MacFactory : AbstractFactory
{
    public override BarChart CreateBarChart()
    {
        return new MacBarChart();
    }

    public override PieChart CreatePieChart()
    {
        return new MacPieChart();
    }
}

客户端调用

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        AbstractFactory factory = new WindowsFactory();
        //AbstractFactory factory = new MacFactory();
        var pieChart = factory.CreatePieChart();
        var barChart = factory.CreateBarChart();
        pieChart.Draw();
        Console.WriteLine();
        barChart.Draw();
        Console.ReadLine();
    }
}

如果想切换位Mac风格，只需要将WindowsFactory修改位MacFactory即可(注释部分)。

优缺点

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优点

• 它分离了具体的类

工厂封装了产品对象创建的过程，将客户与类分离。客户通过抽象接口操纵实例，具体产品的类名不出现在客户端代码中

• 它使得易于交换产品系列

示例中切换主题风格只需要修改具体工厂类即可。

• 它有利于产品的一致性

使用某具体工厂(WindowsFactory或MacFactory)只能使用相应主题中的对象。

不足

• 难以支持新种类的产品

添加新产品时，需要修改抽象工厂及其所有子类。当具体子类工厂数量较多时，修改起来比较繁琐。

使用场景

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• 一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时

• 一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时

• 当你要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时

• 当你提供一个产品类库，而只是显示它们的接口而不是实现时