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# Java设计模式中抽象工厂的定义及代码演示
## 一、抽象工厂模式概述
### 1.1 模式定义
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种封装一组具有共同主题的独立工厂的方式，而无需指定它们的具体类。该模式允许客户端使用抽象的接口来创建一系列相关或依赖对象，而无需关心实际创建的具体实现。
**核心特征**：
- 围绕一个超级工厂创建其他工厂
- 工厂的工厂（Factory of factories）
- 生产相关对象族（产品家族）
### 1.2 模式结构
抽象工厂包含以下主要角色：
| 角色 | 说明 |
|---------------------|----------------------------------------------------------------------|
| AbstractFactory | 声明创建抽象产品对象的操作接口 |
| ConcreteFactory | 实现创建具体产品对象的操作 |
| AbstractProduct | 为一类产品对象声明接口 |
| ConcreteProduct | 定义将被具体工厂创建的产品对象，实现AbstractProduct接口 |
| Client | 仅使用由AbstractFactory和AbstractProduct类声明的接口 |
### 1.3 适用场景
- 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示时
- 系统需要配置多个产品族中的一个来使用时
- 需要提供一个产品类库，且只想显示它们的接口而非实现时
- 一系列相关的产品对象设计为一起使用，且需要保证这一约束时
## 二、模式实现原理
### 2.1 UML类图
```mermaid
classDiagram
class AbstractFactory {
<<interface>>
+createProductA() AbstractProductA
+createProductB() AbstractProductB
}
class ConcreteFactory1 {
+createProductA() AbstractProductA
+createProductB() AbstractProductB
}
class ConcreteFactory2 {
+createProductA() AbstractProductA
+createProductB() AbstractProductB
}
class AbstractProductA {
<<interface>>
+operationA() String
}
class ProductA1 {
+operationA() String
}
class ProductA2 {
+operationA() String
}
AbstractFactory <|-- ConcreteFactory1
AbstractFactory <|-- ConcreteFactory2
AbstractProductA <|-- ProductA1
AbstractProductA <|-- ProductA2
ConcreteFactory1 --> ProductA1
ConcreteFactory2 --> ProductA2
// 抽象产品接口
interface AbstractProductA {
String operationA();
}
interface AbstractProductB {
String operationB();
}
// 具体产品实现
class ConcreteProductA1 implements AbstractProductA {
public String operationA() {
return "Product A1 operation";
}
}
class ConcreteProductB1 implements AbstractProductB {
public String operationB() {
return "Product B1 operation";
}
}
// 抽象工厂接口
interface AbstractFactory {
AbstractProductA createProductA();
AbstractProductB createProductB();
}
// 具体工厂实现
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
public AbstractProductA createProductA() {
return new ConcreteProductA1();
}
public AbstractProductB createProductB() {
return new ConcreteProductB1();
}
}
假设我们需要开发一个跨平台的UI组件库，需要支持Windows和Mac两种风格： - 按钮（Button） - 文本框（TextField） - 复选框（Checkbox）
// 抽象产品接口
interface Button {
void render();
void onClick();
}
interface TextField {
void render();
String getText();
}
interface Checkbox {
void render();
boolean isChecked();
}
// Windows系列产品
class WindowsButton implements Button {
public void render() {
System.out.println("Render Windows style button");
}
public void onClick() {
System.out.println("Windows button clicked");
}
}
class WindowsTextField implements TextField {
public void render() {
System.out.println("Render Windows style text field");
}
public String getText() {
return "Windows text field content";
}
}
class WindowsCheckbox implements Checkbox {
public void render() {
System.out.println("Render Windows style checkbox");
}
public boolean isChecked() {
return true;
}
}
// Mac系列产品
class MacButton implements Button {
public void render() {
System.out.println("Render Mac style button");
}
public void onClick() {
System.out.println("Mac button clicked");
}
}
class MacTextField implements TextField {
public void render() {
System.out.println("Render Mac style text field");
}
public String getText() {
return "Mac text field content";
}
}
class MacCheckbox implements Checkbox {
public void render() {
System.out.println("Render Mac style checkbox");
}
public boolean isChecked() {
return false;
}
}
// 抽象工厂
interface GUIFactory {
Button createButton();
TextField createTextField();
Checkbox createCheckbox();
}
// 具体工厂
class WindowsFactory implements GUIFactory {
public Button createButton() {
return new WindowsButton();
}
public TextField createTextField() {
return new WindowsTextField();
}
public Checkbox createCheckbox() {
return new WindowsCheckbox();
}
}
class MacFactory implements GUIFactory {
public Button createButton() {
return new MacButton();
}
public TextField createTextField() {
return new MacTextField();
}
public Checkbox createCheckbox() {
return new MacCheckbox();
}
}
// 客户端代码
public class Application {
private Button button;
private TextField textField;
private Checkbox checkbox;
public Application(GUIFactory factory) {
button = factory.createButton();
textField = factory.createTextField();
checkbox = factory.createCheckbox();
}
public void renderUI() {
button.render();
textField.render();
checkbox.render();
}
public static void main(String[] args) {
// 根据配置选择工厂
GUIFactory factory;
String osName = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
if (osName.contains("win")) {
factory = new WindowsFactory();
} else {
factory = new MacFactory();
}
Application app = new Application(factory);
app.renderUI();
}
}
当在Windows系统运行时输出：
Render Windows style button
Render Windows style text field
Render Windows style checkbox
当在Mac系统运行时输出：
Render Mac style button
Render Mac style text field
Render Mac style checkbox
与工厂方法模式：
与单例模式：
与原型模式：
Java标准库中的应用：
流行框架中的应用：
跨平台开发：
抽象工厂模式通过提供创建相关或依赖对象族的接口，实现了： - 系统与具体产品实现的解耦 - 产品配置的灵活性 - 多系列产品的统一创建
正确使用该模式的关键在于识别系统中是否存在多个产品族，以及是否需要保证产品间的兼容性。当产品等级结构稳定时，抽象工厂模式能显著提高代码的可维护性和扩展性。 “`
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