设计模式（六）抽象工厂模式

一、应用背景

　　还是以宝马汽车制造为例。

　　随着客户的要求越来越高，宝马车需要不同配置的空调和发动机等配件。于是这个工厂开始生产空调和发动机，用来组装汽车。这时候工厂有两个系列的产品:空调和发动机。宝马320系列配置A型号空调和A型号发动机，宝马230系列配置B型号空调和B型号发动机。

二、具体例子：

　　抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。比如宝马320系列使用空调型号A和发动机型号A，而宝马230系列使用空调型号B和发动机型号B，那么使用抽象工厂模式，在为320系列生产相关配件时，就无需制定配件的型号，它会自动根据车型生产对应的配件型号A。　

三、代码实践

  1 /*
  2 @author CodingMengmeng
  3 @datetime:2016-9-30 10:26:46
  4 @description:Abstract Factory Pattern.
  5 */
  6 #include <iostream>
  7 #include <tchar.h>
  8 using namespace std;
  9 //Engine
 10 class CEngine{
 11 public:
 12     CEngine()
 13     {
 14     }
 15     ~CEngine()
 16     {
 17     }
 18     virtual void getStyleOfEngine(void) = 0;
 19 };
 20 //type A of Engine
 21 class CEngineA :public CEngine{
 22 public:
 23     CEngineA()
 24     {
 25     }
 26     ~CEngineA()
 27     {
 28     }
 29 
 30     void getStyleOfEngine()
 31     {
 32         cout << "Produce -->EngineA" << endl;
 33     }
 34 };
 35 //type B of Engine
 36 class CEngineB :public CEngine{
 37 public:
 38     CEngineB()
 39     {
 40     }
 41     ~CEngineB()
 42     {
 43     }
 44     void getStyleOfEngine()
 45     {
 46         cout << "Produce -->EngineB" << endl;
 47     }
 48 };
 49 
 50 
 51 //Aircondition
 52 class CAircondition{
 53 public:
 54     CAircondition()
 55     {
 56     }
 57     ~CAircondition()
 58     {
 59     }
 60     virtual void getStyleOfAircondition() = 0;
 61 };
 62 
 63 //type A of Aircondition
 64 class CAirconditionA :public CAircondition{
 65 public:
 66     CAirconditionA()
 67     {
 68     }
 69     ~CAirconditionA()
 70     {
 71     }
 72     void getStyleOfAircondition()
 73     {
 74         cout << "Produce -->AirconditionA" << endl;
 75     }
 76 };
 77 //type B of Aircondition
 78 class CAirconditionB :public CAircondition{
 79 public:
 80     CAirconditionB()
 81     {
 82     }
 83     ~CAirconditionB()
 84     {
 85     }
 86     void getStyleOfAircondition()
 87     {
 88         cout << "Produce -->AirconditionB" << endl;
 89     }
 90 };
 91 
 92 //Abstract Class Of Factory
 93 class CFactoryBMW{
 94 public:
 95     CFactoryBMW()
 96     {
 97     }
 98     ~CFactoryBMW()
 99     {
100     }
101     virtual CEngine* createEngine() = 0;
102     virtual CAircondition* createAircondition() = 0;
103 };
104 
105 //FactoryBMW Of BMW320
106 //Produce Accessories For BMW320
107 class CFactoryBMW320 :public CFactoryBMW{
108 public:
109     CFactoryBMW320()
110     {
111     }
112     ~CFactoryBMW320()
113     {
114     }
115     CEngine* createEngine()
116     {
117         return new CEngineA();
118     }
119     CAircondition* createAircondition()
120     {
121         return new CAirconditionA();
122     }
123 };
124 
125 //FactoryBMW Of BMW523
126 //Produce Accessories For BMW523
127 class CFactoryBMW523 :public CFactoryBMW{
128 public:
129     CFactoryBMW523()
130     {
131     }
132     ~CFactoryBMW523()
133     {
134     }
135     CEngine* createEngine()
136     {
137         return new CEngineB();
138     }
139     CAircondition* createAircondition()
140     {
141         return new CAirconditionB();
142     }
143 };
144 
145 //客户端
146 int _tmain(int argc, _TCHAR** argv)
147 {
148     //About BMW320
149     CFactoryBMW* factoryBMW320 = new CFactoryBMW320();
150     CEngine* engineA = factoryBMW320->createEngine();
151     engineA->getStyleOfEngine();
152     CAircondition* airconditionA = factoryBMW320->createAircondition();
153     airconditionA->getStyleOfAircondition();
154     cout << "**------------------------------------------**" << endl;
155     //About BMW523
156     CFactoryBMW* factoryBMW523 = new CFactoryBMW523();
157     CEngine* engineB = factoryBMW523->createEngine();
158     engineB->getStyleOfEngine();
159     CAircondition* airconditionB = factoryBMW523->createAircondition();
160     airconditionB->getStyleOfAircondition();
161 
162     return 0;
163 }

运行结果：

四、详谈抽象工厂模式

起源：

　　抽象工厂模式的起源或者最早的应用，是用于创建分属于不同操作系统的视窗构建。比如：命令按键（Button）与文字框（Text)都是视窗构建，在UNIX操作系统的视窗环境和Windows操作系统的视窗环境中，这两个构建有不同的本地实现，它们的细节有所不同。

　　在每一个操作系统中，都有一个视窗构建组成的构建家族。在这里就是Button和Text组成的产品族。而每一个视窗构件都构成自己的等级结构，由一个抽象角色给出抽象的功能描述，而由具体子类给出不同操作系统下的具体实现。

　　可以发现在上面的产品类图中，有两个产品的等级结构，分别是Button等级结构和Text等级结构。同时有两个产品族，也就是UNIX产品族和Windows产品族。UNIX产品族由UNIX Button和UNIX Text产品构成；而Windows产品族由Windows Button和Windows Text产品构成。

　　系统对产品对象的创建需求由一个工程的等级结构满足，其中有两个具体工程角色，即UnixFactory和WindowsFactory。UnixFactory对象负责创建Unix产品族中的产品，而WindowsFactory对象负责创建Windows产品族中的产品。这就是抽象工厂模式的应用，抽象工厂模式的解决方案如下图：

抽象工厂模式定义：

　　Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes。 为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定它们的具体类。

　　抽象工厂的通用类图如下图所示。

虽然抽象工厂模式的类繁多，但是主要还是分为四类：

1）AbstractFactory：抽象工厂角色，它声明了一组用于创建不同产品的方法（函数），每一个方法对应一种产品，如本文开头对应的发动机产品和空调产品，在抽象工厂角色中对应的方法为：

1 virtual CEngine* createEngine() = 0;
2 virtual CAircondition* createAircondition() = 0;

2）ConcreteFactory：具体工厂角色，它实现了在抽象工厂中定义的创建产品的方法，生成一组具体产品，这些产品构成一个产品种类，每一个产品都位于某个产品登记结构中。如文中开头的CFactoryBMW320类，是专门用于生产BMW320车型的所有配件的工厂；CFactoryBMW523类是专门用于生产BMW523车型的所有配件的工厂。

3）AbstractProduct：抽象产品角色（对应抽象类CEngine和CAircondition），它定义了几种产品的基本行为。

4）ConcreteProduct：具体产品角色（对应CEngineA、CEngineB、CAirconditionA和CAirconditionB四个实现类），它定义具体工厂生产的具体产品对象，实现抽象产品接口中声明的业务方法。

抽象工厂模式与工厂方法的区别：

工厂方法模式：
一个抽象产品类，可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。
抽象工厂模式：
多个抽象产品类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例。
区别：
工厂方法模式只有一个抽象产品类，而抽象工厂模式有多个。
工厂方法模式的具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例，而抽象工厂模式可以创建多个。

抽象工厂模式的优点：

1）封装性，每个产品的实现类不是高层模块要关心的，要关心的是什么？是接口，是抽象，它不关心对象是如何创建出来，这由谁负责呢？工厂类，只要知道工厂类是谁，我就能创建出一个需要的对象，省时省力，优秀设计就应该如此。

2）产品族内的约束为非公开状态。对调用工厂类的高层模块来说，它不需要知道这个约束，我就是要一辆汽车，自动挡的，你别在自动挡的车上给我装个离合器就好。具体你要怎么做，我并不关心。

抽象工厂模式的缺点：

　　抽象工厂模式的最大缺点就是产品族扩展非常困难，违反了开闭原则。

五、总结

　　无论是简单工厂模式，工厂方法模式，还是抽象工厂模式，他们都属于工厂模式，在形式和特点上也是极为相似的，他们的最终目的都是为了解耦。在使用时，我们不必去在意这个模式到底工厂方法模式还是抽象工厂模式，因为他们之间的演变常常是令人琢磨不透的。经常你会发现，明明使用的工厂方法模式，当新需求来临，稍加修改，加入了一个新方法后，由于类中的产品构成了不同等级结构中的产品族，它就变成抽象工厂模式了；而对于抽象工厂模式，当减少一个方法使的提供的产品不再构成产品族之后，它就演变成了工厂方法模式。

　　所以，在使用工厂模式时，只需要关心降低耦合度的目的是否达到了。

参考：http://blog.csdn.net/jason0539/article/details/44976775