23种设计模式之抽象工厂模式-核心原理与-Java实践
23种设计模式之【抽象工厂模式】-核心原理与 Java实践
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
抽象工厂模式是 23 种设计模式中的一种创建型模式，其核心思想是提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。这种模式专注于创建 “产品族”（即一组相关产品），通过抽象工厂的不同实现，客户端可以切换不同的产品族，而无需修改使用产品的代码。
核心原理
抽象工厂（Abstract Factory）：
声明创建一系列产品的接口（方法），每个方法对应一种产品类型
定义产品族的创建规范，不涉及具体产品的实现
具体工厂（Concrete Factory）：
实现抽象工厂接口，负责创建具体的产品对象
每个具体工厂对应一个产品族，生产该族下的所有产品
抽象产品（Abstract Product）：
定义某类产品的接口，描述产品的公共方法
每个抽象产品对应产品族中的一种产品类型
具体产品（Concrete Product）：
实现抽象产品接口，是具体工厂创建的目标对象
属于特定产品族，由对应的具体工厂生产
抽象工厂模式的核心是 “产品族的创建与切换”，通过抽象工厂隔离产品的创建细节，使客户端可以在不修改代码的情况下切换不同的产品族，符合开闭原则。
Java 实践示例
以 “电子设备工厂” 为例实现抽象工厂模式：
存在两个产品族：苹果设备（iPhone、MacBook）和三星设备（Galaxy 手机、Samsung 笔记本）
每个产品族包含两种产品：手机（Phone）和电脑（Computer）
通过抽象工厂模式实现不同品牌产品族的创建与切换
package com.example.demo;
public class AbstractFactoryPattern {
public static void main(String[] args) {
// 创建苹果产品工厂
ElectronicsFactory appleFactory = new AppleFactory();
System.out.println("=== 苹果产品族 ===");
Phone iphone = appleFactory.createPhone();
Computer macBook = appleFactory.createComputer();
iphone.makeCall();
macBook.runProgram();
// 创建三星产品工厂
ElectronicsFactory samsungFactory = new SamsungFactory();
System.out.println("\n=== 三星产品族 ===");
Phone galaxy = samsungFactory.createPhone();
Computer samsungLaptop = samsungFactory.createComputer();
galaxy.makeCall();
samsungLaptop.runProgram();
}
// 抽象产品：手机
public interface Phone {
void makeCall(); // 打电话功能
}
// 抽象产品：电脑
public interface Computer {
void runProgram(); // 运行程序功能
}
// 具体产品：iPhone（苹果手机）
public static class IPhone implements Phone {
@Override
public void makeCall() {
System.out.println("使用iPhone打电话");
}
}
// 具体产品：MacBook（苹果电脑）
public static class MacBook implements Computer {
@Override
public void runProgram() {
System.out.println("使用MacBook运行程序");
}
}
// 具体产品：Galaxy手机（三星手机）
public static class GalaxyPhone implements Phone {
@Override
public void makeCall() {
System.out.println("使用Galaxy手机打电话");
}
}
// 具体产品：Samsung笔记本（三星电脑）
public static class SamsungLaptop implements Computer {
@Override
public void runProgram() {
System.out.println("使用Samsung笔记本运行程序");
}
}
// 抽象工厂：电子设备工厂
public interface ElectronicsFactory {
// 创建手机
Phone createPhone();
// 创建电脑
Computer createComputer();
}
// 具体工厂：苹果工厂（生产苹果产品族）
public static class AppleFactory implements ElectronicsFactory {
@Override
public Phone createPhone() {
return new IPhone(); // 生产iPhone
}
@Override
public Computer createComputer() {
return new MacBook(); // 生产MacBook
}
}
// 具体工厂：三星工厂（生产三星产品族）
public static class SamsungFactory implements ElectronicsFactory {
@Override
public Phone createPhone() {
return new GalaxyPhone(); // 生产Galaxy手机
}
@Override
public Computer createComputer() {
return new SamsungLaptop(); // 生产Samsung笔记本
}
}
}运行结果
=== 苹果产品族 ===
使用iPhone打电话
使用MacBook运行程序
=== 三星产品族 ===
使用Galaxy手机打电话
使用Samsung笔记本运行程序抽象工厂模式的特点
优点：
隔离具体类的生成：客户端无需知道具体产品的类名，只需关心产品接口
便于交换产品族：更换具体工厂即可切换整个产品族，符合开闭原则
保证产品一致性：同一工厂生产的产品属于同一产品族，确保兼容性
符合依赖倒置原则：依赖抽象（抽象工厂、抽象产品），不依赖具体实现
缺点：
扩展新产品困难：新增产品类型需要修改抽象工厂接口及所有具体工厂
增加系统复杂度：引入多个抽象和具体类，理解和维护成本提高
与工厂方法模式的区别：
工厂方法：专注于创建单一产品，通过继承扩展
抽象工厂：专注于创建产品族（多个相关产品），通过组合扩展
抽象工厂模式的应用场景
产品族相关的创建：
当系统需要处理多个产品族，且产品族内的产品相互关联或依赖
例如：不同品牌的家电（冰箱、洗衣机、空调）组成的产品族
跨平台应用：
为不同平台提供适配的组件族，保证跨平台兼容性
例如：GUI 工具包（Windows、Mac、Linux 的按钮、文本框等组件族）
数据库访问层：
为不同数据库提供统一的访问接口，切换数据库时无需修改业务代码
例如：MySQL 和 Oracle 的 Connection、Statement 等对象组成的产品族
框架设计：
框架需要提供默认实现，同时允许用户扩展自定义实现
例如：Spring 中的BeanFactory及其实现类，创建不同类型的 Bean 对象
主题系统：
应用程序的主题（字体、颜色、布局）作为产品族，支持动态切换
例如：浅色主题和深色主题的 UI 组件族
抽象工厂模式是处理产品族创建的最佳方案，尤其适合需要在不同产品族之间动态切换的场景。它通过将产品族的创建逻辑抽象化，使系统更具灵活性和可扩展性，但在使用时需权衡扩展新产品的复杂度，避免过度设计。