24种设计模式--抽象工厂模式【Abstract Factory Pattern】

　　女娲造人，人是造出来了，世界是热闹了，可是低头一看，都是清一色的类型，缺少关爱、仇恨、喜怒哀乐等情绪，人类的生命太平淡了，女娲一想，猛然一拍脑袋，忘记给人类定义性别了，那怎么办？抹掉重来，然后就把人类重新洗牌，准备重新开始制造人类。
　　由于先前的工作已经花费了很大的精力做为铺垫，也不想从头开始了，那先说人类（Product 产品类）怎么改吧，好，有了，给每个人类都加一个性别，然后再重新制造，这个问题解决了，那八卦炉怎么办？只有一个呀，要么生产出全都是男性，要不都是女性，那不行呀，有了，把已经有了一条生产线——八卦炉（工厂模式中的 Concrete Factory）拆开，于是女娲就使用了“八卦拷贝术”，把原先的八卦炉一个变两个，并且略加修改，就成了女性八卦炉（只生产女性，一个具体工厂的实现类）和男性八卦炉（只生产男性，又一个具体工厂的实现类），这个过程的类图如下：
　　先看人类（也就是产品）的类图：

　　这个类图也比较简单，Java 的典型类图，一个接口，几个抽象类，然后是几个实现类，没啥多说的，其中三个抽象类在抽象工厂模式中是叫做产品等级，六个实现类是叫做产品族，这个也比较好理解，实现类嘛是真实的产品，一个叫产品，多了就叫产品族，然后再看工厂类：

　　其中抽象工厂只实现了一个 createHuman 的方法，目的是简化实现类的代码工作量，这个在讲代码的时候会说。
　　这里还使用了 Jdk 1.5 的一个新特性 Enum 类型，完整的类图如下，这个看不大清楚，其实就是上面那两个类图加起来，大家可以看源码中的那个类图文件：

　　然后类图讲解完毕，我们来看程序实现：

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 定义一个人类的统称
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public interface Human {

     /**
      * 首先定义什么是人类，会笑的
      */
     public void laugh();

     /**
      * 人类还会哭，代表痛苦
      */
     public void cry();

     /**
      * 人类会说话
      */
     public void talk();

     /**
      * 定义性别
      */
     public void sex();

 }

 人类的接口定义好，然后根据接口创建三个抽象类，也就是三个产品等级， 实现 laugh()、 cry()、talk()
 三个方法，以 AbstractYellowHuman 为例：

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 抽象的黄色人种
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public abstract class AbstractYellowHuman implements Human{

     @Override
     public void cry() {
         System.out.println("黄色人种会哭");
     }

     @Override
     public void laugh() {
         System.out.println("黄色人种会大笑");
     }

     @Override
     public void talk() {
         System.out.println("黄色人种会说话，一般说的都是双字节");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 抽象的白色人种
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public abstract class AbstractWhiteHuman implements Human {

     @Override
     public void cry() {
         System.out.println("白色人种会哭");
     }

     @Override
     public void laugh() {
         System.out.println("白色人种会大笑");
     }

     @Override
     public void talk() {
         System.out.println("白色人种会说话，一般都是单字节");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 抽象的黑色人种
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public abstract class AbstractBlackHuman implements Human {

     @Override
     public void cry() {
         System.out.println("黑人会哭");
     }

     @Override
     public void laugh() {
         System.out.println("黑人会笑");
     }

     @Override
     public void talk() {
         System.out.println("黑人可以说话，一般人听不懂");
     }

 }

　　三个抽象类都实现完毕了，然后就是些实现类了。其实，你说抽象类放这里有什么意义吗？就是不允许你 new 出来一个抽象的对象呗，使用非抽象类完全就可以代替，呵呵，杀猪杀尾巴，各有各的杀法，不过既然进了 Java 这个门就要遵守 Java 这个规矩，我们看实现类：

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 男性黄种人
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class YellowMaleHuman extends AbstractYellowHuman{

     @Override
     public void sex() {
         System.out.println("该黄种人的性别为男...");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 女性黄种人
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class YellowFemaleHuman extends AbstractYellowHuman{

     @Override
     public void sex() {
         System.out.println("该黄色人种的性别为女...");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 男性白种人
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class WhiteMaleHuman extends AbstractWhiteHuman{

     @Override
     public void sex() {
         System.out.println("该白种人的性别为男...");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 女性白种人
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class WhiteFemaleHuman extends AbstractWhiteHuman{

     @Override
     public void sex() {
         System.out.println("该白色人种的性别为女...");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 男性黑种人
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class BlackMaleHuman extends AbstractBlackHuman{

     @Override
     public void sex() {
         System.out.println("该黄种人的性别为男...");
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 女性黑种人
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class BlackFemaleHuman extends AbstractBlackHuman{

     @Override
     public void sex() {
         System.out.println("该黑色人种的性别为女...");
     }

 }

　　抽象工厂模式下的产品等级和产品族都已经完成，也就是人类以及产生出的人类是什么样子的都已经定义好了，下一步就等着工厂开工创建了，那我们来看工厂类。
　　在看工厂类之前我们先看那个枚举类型，这个是很有意思的：

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 世界上有哪些类型的人，列出来
  * JDK 1.5开始引入enum类型
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public enum HumanEnum {

     //把世界上所有人类型都定义出来
     YellowMaleHuman("com.pattern.abtructFactory.YellowMaleHuman"),

     YellowFemaleHuman("com.pattern.abtructFactory.YellowFemaleHuman"),

     WhiteFemaleHuman("com.pattern.abtructFactory.WhiteFemaleHuman"),

     WhiteMaleHuman("com.pattern.abtructFactory.WhiteMaleHuman"),

     BlackFemaleHuman("com.pattern.abtructFactory.BlackFemaleHuman"),

     BlackMaleHuman("com.pattern.abtructFactory.BlackMaleHuman");

     private String value = "";

     //定义构造函数，目的是Data(value)类型的相匹配
     private HumanEnum(String value){
         this.value = value;
     }

     public String getValue(){
         return this.value;
     }

 }

　　我之所以引入 Enum 这个类型，是想让大家在看这本书的时候能够随时随地的学到点什么，你如果看不懂设计模式，你可以从我的程序中学到一些新的技术点，不用像我以前报着砖头似的书在那里啃，看一遍不懂，再看第二遍，然后翻了英文原本才知道，哦~，原来是这样滴，只能说有些翻译家实在不懂技术。

　　我在讲解技术的时候，尽量少用专业术语，尽量使用大部分人类都能理解的语言。Enum 以前我也很少用，最近在一个项目中偶然使用上了，然后才发觉它的好处，Enum 类型作为一个参数传递到一个方法中时，在 Junit 进行单元测试的时候，不用判断输入参数是否为空、长度为 0 的边界异常条件，如果方法传入的参数不是 Enum 类型的话，根本就传递不进来，你说定义一个类，定义一堆的静态变量，这也可以呀，这个不和你抬杠，上面的代码我解释一下，构造函数没啥好说的，然后是 getValue()方法，就是获得枚举类型中一个元素的值，枚举类型中的元素也是有名称和值的，这个和 HashMap 有点类似。
　　然后，我们看我们的工厂类，先看接口：

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 这次定一个接口，应该要造不同性别的人，需要不同的生产线
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public interface HumanFactory {

     //制造黄色人种
     public Human createYellowHuman();

     //制造一个白色人种
     public Human createWhiteHuman();

     //制造一个黑人人种
     public Human createBlackHuman();

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 编写一个抽象类，根据enum创建一个人类出来
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public abstract class AbstractHumanFactory implements HumanFactory{

     /**
      * 给定一个性别人种，创建一个人类出来，专业术语是产生产品等级
      */
     protected Human createHuman(HumanEnum humanEnum){
         Human human = null;
         //如果传递进来不是一个Enum中具体的一个Element的话，则不处理
         if(!humanEnum.getValue().equals("")){
             try {
                 //直接产生一个实例
                 human = (Human) Class.forName(humanEnum.getValue()).newInstance();
             } catch (Exception e) {
                 //因为使用了enum，这个异常情况不会产生了
                 e.printStackTrace();
             }
         }
         return human;
     }

 }

　　这就是引入 enum 的好处，createHuman(HumanEnum humanEnum)这个方法定义了输入参数必须是 HumanEnum 类型，然后直接使用humanEnum.getValue()方法就能获得具体传递进来的值，这个抽象类的目的就是减少下边实现类的代码量，我们看实现类：

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 男性创建工厂
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class MaleHumanFactory extends AbstractHumanFactory{

     /**
      * 创建一个男性黑种人
      */
     @Override
     public Human createBlackHuman() {
         return super.createHuman(HumanEnum.BlackMaleHuman);
     }

     /**
      * 创建一个男性白种人
      */
     @Override
     public Human createWhiteHuman() {
         return super.createHuman(HumanEnum.WhiteMaleHuman);
     }

     /**
      * 创建一个男性黄种人
      */
     @Override
     public Human createYellowHuman() {
         return super.createHuman(HumanEnum.YellowMaleHuman);
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 女性创建工厂
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class FemaleHumanFactory extends AbstractHumanFactory{

     /**
      * 创建一个女性黑种人
      */
     @Override
     public Human createBlackHuman() {
         return super.createHuman(HumanEnum.BlackFemaleHuman);
     }

     /**
      * 创建一个女性白种人
      */
     @Override
     public Human createWhiteHuman() {
         return super.createHuman(HumanEnum.WhiteFemaleHuman);
     }

     /**
      * 创建一个女性黄种人
      */
     @Override
     public Human createYellowHuman() {
         return super.createHuman(HumanEnum.YellowFemaleHuman);
     }

 }

 package com.pattern.abtructFactory;

 /**
  * 女娲建立起了两条生产线，分别是：
  * 男性生产线
  * 女性生产线
  * @author http://www.cnblogs.com/initial-road/
  *
  */
 public class NvWa {

     public static void main(String[] args) {

         //第一条生产线，男性生产线
         HumanFactory maleHumanFactory = new MaleHumanFactory();

         //第二条生产线，女性生产线
         HumanFactory femaleHumanFactory = new FemaleHumanFactory();

         //生产线建立完毕，开始生产人了
         for(int i=0;i<100;i++){
             Human maleYellowHuman = maleHumanFactory.createYellowHuman();
             maleYellowHuman.cry();
             maleYellowHuman.laugh();
             maleYellowHuman.talk();
             maleYellowHuman.sex();
             System.out.println("\n");
         }
         for(int i=0;i<100;i++){
             Human femaleYellowHuman = femaleHumanFactory.createYellowHuman();
             femaleYellowHuman.cry();
             femaleYellowHuman.laugh();
             femaleYellowHuman.talk();
             femaleYellowHuman.sex();
             System.out.println("\n");
         }

     }

 }

　　两个八卦炉，一个造女的，一个造男的，开足马力，一直造到这个世界到现在这个模式为止。
　　抽象工厂模式讲完了，那我们再思考一些问题：工厂模式有哪些优缺点？先说优点，非常重要的一点就是，工厂模式符合 OCP 原则，也就是开闭原则，比如就性别的问题，这个世界上还存在双性人，是男也是女的人，那这个就是要在我们的产品族中增加一类产品，同时再增加一个工厂就可以解决这个问题。那还有没有其他好处呢？抽象工厂模式，还有一个非常大的优点，高内聚，低耦合，在一个较大的项目组，产品是由一批人定义开发的，但是提供其他成员访问的时候，只有工厂方法和产品的接口，也就是说只需要提供 Product Interface 和 Concrete Factory 就可以产生自己需要的对象和方法，Java 的高内 聚低耦合的特性表现的一览无遗。