设计模式之抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)

一、抽象工厂模式的由来

　　抽象工厂模式，最开始是为了解决操作系统按钮和窗体风格，而产生的一种设计模式。例如：在windows系统中，我们要用windows设定的按钮和窗体，当我们切换Linux系统时，要把按钮和窗体统一切换成Linux风格的。如何统一进行调换呢？于是就有人设计出了，windows是一个工厂，生产windows的窗体和按钮，Linux是一个工厂，生产Linux的窗体和按钮，通过切换工厂，来整体切换按钮和窗体风格。

　　看了上面的描述，是不是感觉说了一堆废话呢？其实抽象工厂模式是从工厂方法模式演变来的。在工厂方法模式中，工厂是不是就只做一件事情呢？只返回一个产品呢？但是在实际业务当中，一个工厂，可能要做多个事情，比如上面描述的，要同时搞定按钮和窗体两件事情，搞定多个事情的工厂，就是抽象工厂。

二、抽象工厂模式的定义

　　定义：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。工厂模式中的每一个形态都是针对一定问题的解决方案，工厂方法针对的是多个产品系列结构；而抽象工厂模式针对的是多个产品族结构，一个产品族内有多个产品系列。

　　在上面一通官方的说法下，是不是又蒙蔽了呢？下面，我用通俗的话，解释一下子。

　　提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类：这句话的意思就是，提供一个抽象工厂接口，这个接口定义多个产品调度方法，而不是一个产品调度的方法。无需指定他们的具体类，是说，接口定义的方法，返回的都是产品规范类型，使用者无需用具体产品类接收，用产品规范类接收即可。

　　抽象工厂模式针对的是多个产品族结构，一个产品族内有多个产品系列：这句话里，提到了产品族和产品等级。好多地方也提到了这两个概念。产品族就是一个抽象工厂的实现类。多个产品族就是不同的工厂实现类。产品等级就是在一个抽象工厂类里，多个产品的调度。其实就是一个工厂类里的多个产品。

三、抽象工厂模式的角色

　　抽象工厂模式的角色与工厂方法模式角色一样。只不过，抽象工厂里有多个产品等级而已。具体见《设计模式之工厂方法模式(Factory Method Pattern)》

四、抽象工厂模式的实现

我们就以Windows系统和Liunx系统的窗体和按钮风格为例，实现抽象工厂模式。

首先，定义产品规范，抽象工厂都是产品等级的，这里，分为窗体产品和按钮产品两种：

/**
 * 按钮产品规范
 */
public interface Buttom {
    public void buttonStyle();
}

/**
 * 窗体产品规范
 */
public interface Form {
    public void formStyle();
}

分别实现linux系统的窗体、按钮产品和windows系统的窗体、按钮产品，如下代码:

/**
 * linux系统按钮产品
 */
public class LinuxButtom implements Buttom {
    @Override
    public void buttonStyle() {
        System.out.println("linux系统按钮");
    }
}

/**
 * linux系统窗体产品
 */
public class LinuxFrom implements Form {
    @Override
    public void formStyle() {
        System.out.println("linux系统窗体");
    }
}

/**
 * windows系统按钮产品
 */
public class WindowsButtom implements Buttom {
    @Override
    public void buttonStyle() {
        System.out.println("windows系统按钮");
    }
}

/**
 * windows系统窗体产品
 */
public class WindowsForm implements Form {
    @Override
    public void formStyle() {
        System.out.println("windows窗体");
    }
}

接下来，需要定义工厂了，工厂需要调度按钮和窗体两个产品，这就是两个产品等级，一个工厂里包含了两个方法，这个工厂就叫产品族。我们先定义抽象工厂:

/**
 * 定义抽象工厂族，调度窗体和按钮两个产品等级
 */
public abstract class AbstractFactory {
    //按钮产品等级
    public abstract void setButtom();
    //窗体产品等级
    public abstract void setForm();
}

然后我们要实现抽象工厂，抽象工厂的实现类实现两个调度方法。如下代码:

/**
 * linux系统工厂实现
 */
public class LinuxAbstractFactory extends AbstractFactory {
    @Override
    public void setButtom() {
        new LinuxButtom().buttonStyle();
    }
 
    @Override
    public void setForm() {
        new LinuxFrom().formStyle();
    }
}

/**
 * windows系统工厂实现类，实现两个产品等级
 */
public class WindowsAbstractFactory extends AbstractFactory{
    @Override
    public void setButtom() {
        new WindowsButtom().buttonStyle();
    }
 
    @Override
    public void setForm() {
        new WindowsForm().formStyle();
 
    }
}

作为设计模式的使用者，选择抽象工厂的实现类，来获得想要的产品，如下:

/**
 * 使用者
 */
public class AbstractFactoryUser {
    public static void main(String[] args) {
        //使用者选择实现工厂类，生成产品组合
        AbstractFactory factory=new WindowsAbstractFactory();
        factory.setButtom();
        factory.setForm();
    }
}

五、抽象工厂模式在JDK中的实现

　　抽象工厂模式在JDK中的典型应用是JDBC的Connection接口。前面我们已经分析了JDBC注册不同数据库的驱动，用的是简单工厂模式。在注册完驱动后，会得到不同驱动的Connection对象。Connection也是jdk提供的一个接口。所以驱动注册完后，需要实现Connection接口。Connection就相当于一个抽象工厂，里面定义了Statement、PreparedStatement、CallableStatement多个产品等级。Statement、PreparedStatement、CallableStatement都是产品规范接口，所以，数据库供应商在提供驱动时，需要同时提供一套Statement,PrepareStatement的产品实现类，还要提供Connection抽象工厂的实现类。这样，在使用者那里，不管切换哪个厂商的数据库驱动，只要面向抽象工厂类开发即可，无需知道内部实现。

　　所以，在JDBC中，Driver利用的是简单工厂模式，其工厂类是DriverManager。Connection利用的是抽象工厂模式，它就是那个抽象工厂。

　　由此可以看出，工厂模式设计的初衷就是，让使用者只面对接口进行开发即可，无需关心接口的内部继承和内部实现。