设计模式演练——抽象工厂模式

1.小C的故事

下面讲述的是关于x星系喵星和汪星两个宿敌星球之间的故事。首先把镜头聚焦到喵星，它是主角登场的地方。（本故事纯属虚构，如有雷同，纯属巧合）
喵星纪元9035年，汪星精锐舰队聚集在近喵星轨道，企图一举拿下喵星。大部分喵星人已经被转移到防空工事中。喵星国王下令出动最强战力迎击来敌。喵小c是战斗机编队到王牌飞行员，参加了上百场战斗，获得了很多荣誉，他是本次先头部队的一员。
“装载初级武器，装载初级防御罩，装载初级逃生仓。准备完毕，出发！”，航空港的扩音机发出急促的声音。伴随着引擎的轰鸣，战斗机编队已经离开跑道，朝汪星舰队飞去。下面是当前的源代码：

这个是战斗机的代码，喵小c就坐在飞机里，所以代码就省了。

/**
 * 战斗机
 * @author bob
 *
 */
public class Battleplane {
    /**
     * 初级逃生舱
     */
    private PrimaryEscapeCompartment primaryEscapeCompartment;
    
    /**
     * 初级防御罩
     */
    private PrimaryShield primaryShield;
    
    /**
     * 初级武器
     */
    private PrimaryWeapon primaryWeapon;

    public PrimaryEscapeCompartment getPrimaryEscapeCompartment() {
        return primaryEscapeCompartment;
    }

    public void setPrimaryEscapeCompartment(PrimaryEscapeCompartment primaryEscapeCompartment) {
        this.primaryEscapeCompartment = primaryEscapeCompartment;
    }

    public PrimaryShield getPrimaryShield() {
        return primaryShield;
    }

    public void setPrimaryShield(PrimaryShield primaryShield) {
        this.primaryShield = primaryShield;
    }

    public PrimaryWeapon getPrimaryWeapon() {
        return primaryWeapon;
    }

    public void setPrimaryWeapon(PrimaryWeapon primaryWeapon) {
        this.primaryWeapon = primaryWeapon;
    }
    
}

下面是战斗机需要装备的设备

/**
 * 初级逃生舱
 * 
 * @author bob
 *
 */
public class PrimaryEscapeCompartment {

    public String description() {
        return "逃生能力一般";
    }
}

/**
 * 初级防护罩
 * 
 * @author bob
 *
 */
public class PrimaryShield {

    public String protect(){
        return "防御了一次攻击，但是防御罩受损";
    }
}

/**
 * 初级武器
 * @author bob
 *
 */
public class PrimaryWeapon {
    
    public String shoot(){
        return "突突突";
    }
    
}

下面是战斗机起飞的机场

 package com.bob.designpatterns.abstractfactory.stepone;

/**
 * 机场
 * @author bob
 *
 */
public class Airport {
    
    public static void main(String[] args) {
        //起飞前的准备
        Battleplane battleplane = new Battleplane();
        prepareToFly(battleplane);
        
        //起飞
    }
    
    /**
     * 战斗机起飞前的准备工作
     * @param battleplane
     */
    public static void prepareToFly(Battleplane battleplane){
        battleplane.setPrimaryEscapeCompartment(new PrimaryEscapeCompartment());
        battleplane.setPrimaryShield(new PrimaryShield());
        battleplane.setPrimaryWeapon(new PrimaryWeapon());
    }
    

}

像大部分的剧情一样，喵星的首轮自卫反击战以失败落幕，喵小c顶着主角光环成功飞回。
“中级战斗装备研制完成，马上装备到战斗机上了”，战斗后勤部得到了上级通知，同时愁上心头….WHY?

2.存在的问题

请看Airport类中prepareToFly中负责产生战斗装备（直接new了），紧密得耦合在一起。另外请看Battleplane类中也与初级的装备耦合严重。除了耦合问题以外战斗装备分为多个部分，替换的时候容易漏替，要知道初级战斗装备和中级战斗装备之间不能混搭，一旦搭错将会出现不兼容的情况，给战斗机带来额外风险。所以要解决两个问题：1.保证灵活得升级现有装备 2.要按照级别统一升级，不能有部分升级的情况。

3.抽象工厂模式登场

抽象工厂模式的意图：提供一个创建一系列相关或者相互依赖的对象的接口，而无需指定他们具体的类。听起来略微有些抽象，我们继续讲故事。

让我们将时间回退到1年前的喵星。改变历史，解决1年后的困境。我门重新设计一下：

经过酝酿，新的设计出现了：抽象工厂模式常见的实现方式是使用工厂方法模式实现，也可以使用原型模式实现。本文中的实现方式为前者。关于原型模式的实现方式，下一篇写完原型模式后会补充上来。

下面只给出Airport部分代码，完整代码在https://github.com/mingbozhang/designpattern

package com.bob.designpatterns.abstractfactory.steptwo;

/**
 * 机场
 * 
 * @author bob
 *
 */
public class Airport {

    /**
     * 战斗准备系统
     */
    private static FightPrepareSys fightPrepareSys;

    public static void setFightPrepareSys(FightPrepareSys fightPrepareSys) {
        Airport.fightPrepareSys = fightPrepareSys;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 设置初级战斗准备系统
        // Airport.setFightPrepareSys(new PrimaryFightPrepareSys());
        // 设置中级战斗准备系统
        Airport.setFightPrepareSys(new MidFightPrepareSys());

        // 起飞前的准备
        Battleplane battleplane = new Battleplane();
        prepareToFly(battleplane);

        // 起飞
    }

    /**
     * 战斗机起飞前的准备工作
     * 
     * @param battleplane
     */
    public static void prepareToFly(Battleplane battleplane) {
        battleplane.setEscapeCompartment(fightPrepareSys.getEscapeCompartment());
        battleplane.setShield(fightPrepareSys.getShield());
        battleplane.setWeapon(fightPrepareSys.getWeapon());
    }

}

4.解决了什么，失去了什么

引入抽象工厂后，对于多个系列的产品（对应故事中战斗装备各系列）更容易管理，限制取得产品与同系列产品版本风格保持一致。使创建产品与使用者解藕，根据抽象类进行交互。
如果想要新增加一个产品的创建，且同时保证使用者的简洁实用，则比较困难。

5.具体应用场景

如果一个系统需要对应多个系列的产品则可以使用抽象工厂模式。举个《设计模式》书中的例子：当制作一款编辑器界面包含多种风格，界面元素包括各个控件，如：按钮、滚动条等。可以创建一个抽象的WidgetFactory包含创建各种控件的抽象方法。具体风格再实现Style1WidgetFactory、Style2WidgetFactory，生产各自风格系列的具体控件。这样就达到风格可以灵活扩展，且切换风格的时候非常简单，整个系统中只有在初始化具体工厂的时候需要改动。

6.参考

《设计模式－可复用面向对象软件的基础》