設(shè)計(jì)模式系列—抽象工廠模式

作者：一角錢技術(shù) 2020-10-19 09:28:00

本篇和大家一起來學(xué)習(xí)抽象工廠模式相關(guān)內(nèi)容。

前言

23種設(shè)計(jì)模式速記
單例（singleton）模式
工廠方法（factory method）模式

前面說完了工廠方法模式，我們發(fā)現(xiàn)工廠方法模式存在一個(gè)嚴(yán)重的問題：一個(gè)具體工廠只能創(chuàng)建一類產(chǎn)品，而實(shí)際過程中一個(gè)工廠往往需要生產(chǎn)多類產(chǎn)品。為了解決上述問題，可以使用抽象工廠模式，本篇和大家一起來學(xué)習(xí)抽象工廠模式相關(guān)內(nèi)容。

模式定義
抽象工廠模式，即Abstract Factory Pattern，提供一個(gè)創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對(duì)象的接口，而無須指定它們具體的類；具體的工廠負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體的產(chǎn)品實(shí)例。

抽象工廠模式是工廠方法模式的升級(jí)版本，工廠方法模式只生產(chǎn)一個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品，而抽象工廠模式可生產(chǎn)多個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品。

解決的問題
每個(gè)工廠只能創(chuàng)建一類產(chǎn)品

即工廠方法模式的缺點(diǎn)

模式組成
抽象工廠模式同工廠方法模式一樣，也是由抽象工廠、具體工廠、抽象產(chǎn)品和具體產(chǎn)品等 4 個(gè)要素構(gòu)成，但抽象工廠中方法個(gè)數(shù)不同，抽象產(chǎn)品的個(gè)數(shù)也不同?，F(xiàn)在我們來分析其基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

使用步驟

創(chuàng)建抽象工廠類，定義具體工廠的公共接口；
創(chuàng)建抽象產(chǎn)品族類，定義抽象產(chǎn)品的公共接口；
創(chuàng)建抽象產(chǎn)品類（繼承抽象產(chǎn)品族類），定義具體產(chǎn)品的公共接口；
創(chuàng)建具體產(chǎn)品類（繼承抽象產(chǎn)品類） & 定義生產(chǎn)的具體產(chǎn)品；
創(chuàng)建具體工廠類（繼承抽象工廠類），定義創(chuàng)建對(duì)應(yīng)具體產(chǎn)品實(shí)例的方法；

客戶端通過實(shí)例化具體的工廠類，并調(diào)用其創(chuàng)建不同目標(biāo)產(chǎn)品的方法創(chuàng)建不同具體產(chǎn)品類的實(shí)例
實(shí)例說明
實(shí)例概況

背景：隔壁老王有兩間塑料加工廠（A廠僅生產(chǎn)容器類產(chǎn)品；B廠僅生產(chǎn)模具類產(chǎn)品）；隨著客戶需求的變化，A廠所在地的客戶需要也模具類產(chǎn)品，B廠所在地的客戶也需要容器類產(chǎn)品；
沖突：沒有資源（資金+租位）在當(dāng)?shù)胤謩e開設(shè)多一家注塑分廠
解決方案：在原有的兩家塑料廠里增設(shè)生產(chǎn)需求的功能，即A廠能生產(chǎn)容器+模具產(chǎn)品；B廠間能生產(chǎn)模具+容器產(chǎn)品。

即抽象工廠模式

使用步驟

步驟1： 創(chuàng)建抽象工廠類，定義具體工廠的公共接口。

abstract class Factory{ 
    public abstract AbstractProduct ManufactureContainer(); 
    public abstract AbstractProduct ManufactureMould(); 
}

步驟2： 創(chuàng)建抽象產(chǎn)品族類，定義具體產(chǎn)品的公共接口。

abstract class AbstractProduct{ 
    public abstract void method1(); 
}

步驟3： 創(chuàng)建抽象產(chǎn)品類，定義具體產(chǎn)品的公共接口。

//容器產(chǎn)品抽象類 
abstract class ContainerProduct extends AbstractProduct { 
    @Override 
    public abstract void method1(); 
} 
 
//模具產(chǎn)品抽象類 
abstract class MouldProduct extends AbstractProduct { 
    @Override 
    public abstract void method1(); 
}

步驟4： 創(chuàng)建具體產(chǎn)品類（繼承抽象產(chǎn)品類），定義生產(chǎn)的具體產(chǎn)品。

//容器產(chǎn)品A類 
class ContainerProductA extends ContainerProduct{ 
    @Override 
    public void method1() { 
        System.out.println("生產(chǎn)出了容器產(chǎn)品A"); 
    } 
} 
 
//容器產(chǎn)品B類 
class ContainerProductB extends ContainerProduct{ 
    @Override 
    public void method1() { 
        System.out.println("生產(chǎn)出了容器產(chǎn)品B"); 
    } 
} 
 
//模具產(chǎn)品A類 
class MouldProductA extends MouldProduct{ 
 
    @Override 
    public void method1() { 
        System.out.println("生產(chǎn)出了模具產(chǎn)品A"); 
    } 
} 
 
//模具產(chǎn)品B類 
class MouldProductB extends MouldProduct{ 
 
    @Override 
    public void method1() { 
        System.out.println("生產(chǎn)出了模具產(chǎn)品B"); 
    } 
}

步驟5：創(chuàng)建具體工廠類（繼承抽象工廠類），定義創(chuàng)建對(duì)應(yīng)具體產(chǎn)品實(shí)例的方法。

//A廠 - 生產(chǎn)模具+容器產(chǎn)品 
class FactoryA extends Factory{ 
 
    @Override 
    public AbstractProduct ManufactureContainer() { 
        return new ContainerProductA(); 
    } 
 
    @Override 
    public AbstractProduct ManufactureMould() { 
        return new MouldProductA(); 
    } 
} 
 
//B廠 - 生產(chǎn)模具+容器產(chǎn)品 
class FactoryB extends Factory{ 
 
    @Override 
    public AbstractProduct ManufactureContainer() { 
        return new ContainerProductB(); 
    } 
 
    @Override 
    public AbstractProduct ManufactureMould() { 
        return new MouldProductB(); 
    } 
}

步驟6：客戶端通過實(shí)例化具體的工廠類，并調(diào)用其創(chuàng)建不同目標(biāo)產(chǎn)品的方法創(chuàng)建不同具體產(chǎn)品類的實(shí)例。

public class AbstractFactoryPattern { 
 
    public static void main(String[] args){ 
        FactoryA mFactoryA = new FactoryA(); 
        FactoryB mFactoryB = new FactoryB(); 
        //A廠當(dāng)?shù)乜蛻粜枰萜鳟a(chǎn)品A 
        mFactoryA.ManufactureContainer().method1(); 
        //A廠當(dāng)?shù)乜蛻粜枰＞弋a(chǎn)品A 
        mFactoryA.ManufactureMould().method1(); 
 
        //B廠當(dāng)?shù)乜蛻粜枰萜鳟a(chǎn)品B 
        mFactoryB.ManufactureContainer().method1(); 
        //B廠當(dāng)?shù)乜蛻粜枰＞弋a(chǎn)品B 
        mFactoryB.ManufactureMould().method1(); 
 
    } 
}

輸出結(jié)果

生產(chǎn)出了容器產(chǎn)品A 
生產(chǎn)出了模具產(chǎn)品A 
生產(chǎn)出了容器產(chǎn)品B 
生產(chǎn)出了模具產(chǎn)品B

優(yōu)點(diǎn)

可以在類的內(nèi)部對(duì)產(chǎn)品族中相關(guān)聯(lián)的多等級(jí)產(chǎn)品共同管理，而不必專門引入多個(gè)新的類來進(jìn)行管理。
當(dāng)需要產(chǎn)品族時(shí)，抽象工廠可以保證客戶端始終只使用同一個(gè)產(chǎn)品的產(chǎn)品組。
抽象工廠增強(qiáng)了程序的可擴(kuò)展性，當(dāng)增加一個(gè)新的產(chǎn)品族時(shí)，不需要修改原代碼，滿足開閉原則。

缺點(diǎn)
當(dāng)產(chǎn)品族中需要增加一個(gè)新的產(chǎn)品時(shí)，所有的工廠類都需要進(jìn)行修改。增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度。

這是因?yàn)槌橄蠊S接口中已經(jīng)確定了可以被創(chuàng)建的產(chǎn)品集合，如果需要添加新產(chǎn)品，此時(shí)就必須去修改抽象工廠的接口，這樣就涉及到抽象工廠類的以及所有子類的改變，這樣也就違背了“開發(fā)——封閉”原則。

對(duì)于新的產(chǎn)品族符合開-閉原則；對(duì)于新的產(chǎn)品種類不符合開-閉原則，這一特性稱為開-閉原則的傾斜性。

應(yīng)用場景
程序需要處理不同系列的相關(guān)產(chǎn)品，但是您不希望它依賴于這些產(chǎn)品的具體類時(shí)，可以使用抽象工廠。

源碼中的應(yīng)用

#JDK 
java.sql.Connection 
java.sql.Driver 
 
# mybatis 
SqlSessionFactory

java.sql.Connection

public interface Connection  extends Wrapper, AutoCloseable { 
 //...      
     //返回普通的sql執(zhí)行器 
        Statement createStatement() throws SQLException; 
  //返回具有參數(shù)化預(yù)編譯功能的sql執(zhí)行器 
     PreparedStatement prepareStatement(String sql) throws SQLException; 
     //返回可以執(zhí)行存儲(chǔ)過程的sql執(zhí)行器 
        CallableStatement prepareCall(String sql) throws SQLException;    
    //...          
}

從上面的注釋就可以看出，這就是典型的抽象工廠接口，描述了不同的產(chǎn)品等級(jí)Statement、PreparedStatement、CallableStatement，它們都位于抽象接口Statement產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)中。我們可以繼續(xù)尋找該抽象工廠接口的實(shí)現(xiàn)類。

以Mysql為例，可以找到Mysql對(duì)這個(gè)工廠接口的實(shí)現(xiàn)類ConnectionImpl，ConnectionImpl并不是直接實(shí)現(xiàn)了java.sql.Connection,而是通過實(shí)現(xiàn)自己擴(kuò)展的MySQLConnection接口，該接口也是間接繼承了java.sql.Connection

public class ConnectionImpl extends ConnectionPropertiesImpl implements MySQLConnection { 
 //... 
 
 public java.sql.Statement createStatement() throws SQLException { 
        return createStatement(DEFAULT_RESULT_SET_TYPE, DEFAULT_RESULT_SET_CONCURRENCY); 
    } 
    
 public java.sql.PreparedStatement prepareStatement(String sql) throws SQLException { 
        return prepareStatement(sql, DEFAULT_RESULT_SET_TYPE, DEFAULT_RESULT_SET_CONCURRENCY); 
    } 
     
 public java.sql.CallableStatement prepareCall(String sql) throws SQLException { 
 
        return prepareCall(sql, DEFAULT_RESULT_SET_TYPE, DEFAULT_RESULT_SET_CONCURRENCY); 
    } 
  
 //... 
}

以createStatement為例，跟蹤其調(diào)用代碼可以看到StatementImpl這個(gè)類就是實(shí)現(xiàn)了java.sql.Statement的具體產(chǎn)品類

public java.sql.Statement createStatement(int resultSetType, int resultSetConcurrency) throws SQLException { 
    checkClosed(); 
 
    StatementImpl stmt = new StatementImpl(getMultiHostSafeProxy(), this.database); 
    stmt.setResultSetType(resultSetType); 
    stmt.setResultSetConcurrency(resultSetConcurrency); 
 
    return stmt; 
}

SqlSessionFactory

/** 
 * Creates an {@link SqlSession} out of a connection or a DataSource 
 *  
 * @author Clinton Begin 
 */ 
public interface SqlSessionFactory { 
 
  SqlSession openSession(); 
 
  SqlSession openSession(boolean autoCommit); 
  SqlSession openSession(Connection connection); 
  SqlSession openSession(TransactionIsolationLevel level); 
 
  SqlSession openSession(ExecutorType execType); 
  SqlSession openSession(ExecutorType execType, boolean autoCommit); 
  SqlSession openSession(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level); 
  SqlSession openSession(ExecutorType execType, Connection connection); 
 
  Configuration getConfiguration(); 
 
}

SqlSessionFactory也是抽象工廠接口，Configuration和SqlSession都是在不同的產(chǎn)品等級(jí)上。通過IDEA工具可以通過UML圖清晰得看到SqlSessionFactory的工廠實(shí)現(xiàn)類

以上兩個(gè)例子都和數(shù)據(jù)庫操作相關(guān)，同樣使用了抽象工廠模式。在jdbc中，客戶端通過Connection工廠獲取到Statement產(chǎn)品對(duì)象，然后通過該對(duì)象進(jìn)行增刪改查操作，對(duì)于mybatis這種數(shù)據(jù)庫操縱框架而言（底層也是封裝了jdbc api)有異曲同工,通過SeqSessionFactory工廠獲取到SqlSession產(chǎn)品對(duì)象，然后進(jìn)行增刪改查操作。

PS：以上代碼提交在 Github ：

https://github.com/Niuh-Study/niuh-designpatterns.git

責(zé)任編輯：姜華來源：今日頭條

抽象工廠模式