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抽象工厂

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提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。

抽象工厂模式(Abstract Factory)是一个比较复杂的创建型模式。

抽象工厂模式和工厂方法不太一样,它要解决的问题比较复杂,不但工厂是抽象的,产品是抽象的,而且有多个产品需要创建,因此,这个抽象工厂会对应到多个实际工厂,每个实际工厂负责创建多个实际产品:

                                ┌────────┐
                             ─ >│ProductA│
┌────────┐    ┌─────────┐   │   └────────┘
│ Client │─ ─>│ Factory │─ ─
└────────┘    └─────────┘   │   ┌────────┐
                   ▲         ─ >│ProductB│
           ┌───────┴───────┐    └────────┘
           │               │
      ┌─────────┐     ┌─────────┐
      │Factory1 │     │Factory2 │
      └─────────┘     └─────────┘
           │   ┌─────────┐ │   ┌─────────┐
            ─ >│ProductA1│  ─ >│ProductA2│
           │   └─────────┘ │   └─────────┘
               ┌─────────┐     ┌─────────┐
           └ ─>│ProductB1│ └ ─>│ProductB2│
               └─────────┘     └─────────┘

这种模式有点类似于多个供应商负责提供一系列类型的产品。我们举个例子:

假设我们希望为用户提供一个Markdown文本转换为HTML和Word的服务,它的接口定义如下:

public interface AbstractFactory {
    // 创建Html文档:
    HtmlDocument createHtml(String md);
    // 创建Word文档:
    WordDocument createWord(String md);
}

注意到上面的抽象工厂仅仅是一个接口,没有任何代码。同样的,因为HtmlDocumentWordDocument都比较复杂,现在我们并不知道如何实现它们,所以只有接口:

// Html文档接口:
public interface HtmlDocument {
    String toHtml();
    void save(Path path) throws IOException;
}

// Word文档接口:
public interface WordDocument {
    void save(Path path) throws IOException;
}

这样,我们就定义好了抽象工厂(AbstractFactory)以及两个抽象产品(HtmlDocumentWordDocument)。因为实现它们比较困难,我们决定让供应商来完成。

现在市场上有两家供应商:FastDoc Soft的产品便宜,并且转换速度快,而GoodDoc Soft的产品贵,但转换效果好。我们决定同时使用这两家供应商的产品,以便给免费用户和付费用户提供不同的服务。

我们先看看FastDoc Soft的产品是如何实现的。首先,FastDoc Soft必须要有实际的产品,即FastHtmlDocumentFastWordDocument

public class FastHtmlDocument implements HtmlDocument {
    public String toHtml() {
        ...
    }
    public void save(Path path) throws IOException {
        ...
    }
}

public class FastWordDocument implements WordDocument {
    public void save(Path path) throws IOException {
        ...
    }
}

然后,FastDoc Soft必须提供一个实际的工厂来生产这两种产品,即FastFactory

public class FastFactory implements AbstractFactory {
    public HtmlDocument createHtml(String md) {
        return new FastHtmlDocument(md);
    }
    public WordDocument createWord(String md) {
        return new FastWordDocument(md);
    }
}

这样,我们就可以使用FastDoc Soft的服务了。客户端编写代码如下:

// 创建AbstractFactory,实际类型是FastFactory:
AbstractFactory factory = new FastFactory();
// 生成Html文档:
HtmlDocument html = factory.createHtml("#Hello\nHello, world!");
html.save(Paths.get(".", "fast.html"));
// 生成Word文档:
WordDocument word = fastFactory.createWord("#Hello\nHello, world!");
word.save(Paths.get(".", "fast.doc"));

如果我们要同时使用GoodDoc Soft的服务怎么办?因为用了抽象工厂模式,GoodDoc Soft只需要根据我们定义的抽象工厂和抽象产品接口,实现自己的实际工厂和实际产品即可:

// 实际工厂:
public class GoodFactory implements AbstractFactory {
    public HtmlDocument createHtml(String md) {
        return new GoodHtmlDocument(md);
    }
    public WordDocument createWord(String md) {
        return new GoodWordDocument(md);
    }
}

// 实际产品:
public class GoodHtmlDocument implements HtmlDocument {
    ...
}

public class GoodWordDocument implements HtmlDocument {
    ...
}

客户端要使用GoodDoc Soft的服务,只需要把原来的new FastFactory()切换为new GoodFactory()即可。

注意到客户端代码除了通过new创建了FastFactoryGoodFactory外,其余代码只引用了产品接口,并未引用任何实际产品(例如,FastHtmlDocument),如果把创建工厂的代码放到AbstractFactory中,就可以连实际工厂也屏蔽了:

public interface AbstractFactory {
    public static AbstractFactory createFactory(String name) {
        if (name.equalsIgnoreCase("fast")) {
            return new FastFactory();
        } else if (name.equalsIgnoreCase("good")) {
            return new GoodFactory();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid factory name");
        }
    }
}

我们来看看FastFactoryGoodFactory创建的WordDocument的实际效果:

worddoc

注意:出于简化代码的目的,我们只支持两种Markdown语法:以#开头的标题以及普通正文。

练习

使用Abstract Factory模式实现HtmlDocumentWordDocument

Abstract Factory模式

小结

抽象工厂模式是为了让创建工厂和一组产品与使用相分离,并可以随时切换到另一个工厂以及另一组产品;

抽象工厂模式实现的关键点是定义工厂接口和产品接口,但如何实现工厂与产品本身需要留给具体的子类实现,客户端只和抽象工厂与抽象产品打交道。


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