定义

  抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式又称为Kit模式，它是一种对象创建型模式。

解决的问题

  系统中存在大量的工厂类，将一些相关的产品组成一个“产品族”，由同一个工厂来统一生产。

结构图

要素：
● AbstractFactory（抽象工厂）：它声明了一组用于创建一族产品的方法，每一个方法对应一种产品。
● ConcreteFactory（具体工厂）：它实现了在抽象工厂中声明的创建产品的方法，生成一组具体产品，这些产品构成了一个产品族，每一个产品都位于某个产品等级结构中。
● AbstractProduct（抽象产品）：它为每种产品声明接口，在抽象产品中声明了产品所具有的业务方法。
● ConcreteProduct（具体产品）：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。

abstract class AbstractFactory {  
public abstract AbstractProductA createProductA(); //工厂方法一  
public abstract AbstractProductB createProductB(); //工厂方法二  
……  
}  

class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory {  
    //工厂方法一  
public AbstractProductA createProductA() {  
    return new ConcreteProductA1();  
}  
  
//工厂方法二  
public AbstractProductB createProductB() {  
    return new ConcreteProductB1();  
}  
  

思考

  抽象工厂模式是否符合“开闭原则”？【从增加新的产品等级结构和增加新的产品族两方面进行思考。】

示例

  Sunny软件公司欲开发一套界面皮肤库，可以对Java桌面软件进行界面美化。为了保护版权，该皮肤库源代码不打算公开，而只向用户提供已打包为jar文件的class字节码文件。用户在使用时可以通过菜单来选择皮肤，不同的皮肤将提供视觉效果不同的按钮、文本框、组合框等界面元素，其结构示意图如图1所示：

采用工厂方法模式：

存在如下问题：
(1) 当需要增加新的皮肤时，虽然不要修改现有代码，但是需要增加大量类，针对每一个新增具体组件都需要增加一个具体工厂，类的个数成对增加，这无疑会导致系统越来越庞大，增加系统的维护成本和运行开销；
(2) 由于同一种风格的具体界面组件通常要一起显示，因此需要为每个组件都选择一个具体工厂，用户在使用时必须逐个进行设置，如果某个具体工厂选择失误将会导致界面显示混乱，虽然我们可以适当增加一些约束语句，但客户端代码和配置文件都较为复杂。

两个概念

• 产品等级结构：产品等级结构即产品的继承结构，如一个抽象类是电视机，其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机，则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构，抽象电视机是父类，而具体品牌的电视机是其子类。
• 产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品，如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱，海尔电视机位于电视机产品等级结构中，海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中，海尔电视机、海尔电冰箱构成了一个产品族。
  

解决方案：抽象工厂模式

//按钮接口：抽象产品  
interface Button {  
    public void display();  
}  
  
//Spring按钮类：具体产品  
class SpringButton implements Button {  
    public void display() {  
        System.out.println("显示浅绿色按钮。");  
    }  
}  
  
//Summer按钮类：具体产品  
class SummerButton implements Button {  
    public void display() {  
        System.out.println("显示浅蓝色按钮。");  
    }     
}  
  
//文本框接口：抽象产品  
interface TextField {  
    public void display();  
}  
  
//Spring文本框类：具体产品  
class SpringTextField implements TextField {  
    public void display() {  
        System.out.println("显示绿色边框文本框。");  
    }  
}  
  
//Summer文本框类：具体产品  
class SummerTextField implements TextField {  
    public void display() {  
        System.out.println("显示蓝色边框文本框。");  
    }     
}  
  
//组合框接口：抽象产品  
interface ComboBox {  
    public void display();  
}  
  
//Spring组合框类：具体产品  
class SpringComboBox implements ComboBox {  
    public void display() {  
        System.out.println("显示绿色边框组合框。");  
    }  
}  
  
//Summer组合框类：具体产品  
class SummerComboBox implements ComboBox {  
    public void display() {  
        System.out.println("显示蓝色边框组合框。");  
    }     
}  
  
//界面皮肤工厂接口：抽象工厂  
interface SkinFactory {  
    public Button createButton();  
    public TextField createTextField();  
    public ComboBox createComboBox();  
}  
  
//Spring皮肤工厂：具体工厂  
class SpringSkinFactory implements SkinFactory {  
    public Button createButton() {  
        return new SpringButton();  
    }  
  
    public TextField createTextField() {  
        return new SpringTextField();  
    }  
  
    public ComboBox createComboBox() {  
        return new SpringComboBox();  
    }  
}  
  
//Summer皮肤工厂：具体工厂  
class SummerSkinFactory implements SkinFactory {  
    public Button createButton() {  
        return new SummerButton();  
    }  
  
    public TextField createTextField() {  
        return new SummerTextField();  
    }  
  
    public ComboBox createComboBox() {  
        return new SummerComboBox();  
    }  
}  

import javax.xml.parsers.*;  
import org.w3c.dom.*;  
import org.xml.sax.SAXException;  
import java.io.*;  
  
public class XMLUtil {  
//该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象  
    public static Object getBean() {  
        try {  
            //创建文档对象  
            DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();  
            DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();  
            Document doc;                             
            doc = builder.parse(new File("config.xml"));   
          
            //获取包含类名的文本节点  
            NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");  
            Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();  
            String cName=classNode.getNodeValue();  
              
            //通过类名生成实例对象并将其返回  
            Class c=Class.forName(cName);  
            Object obj=c.newInstance();  
            return obj;  
        }     
        catch(Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
            return null;  
        }  
    }  
}  

class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        //使用抽象层定义  
        SkinFactory factory;  
        Button bt;  
        TextField tf;  
        ComboBox cb;  
        factory = (SkinFactory)XMLUtil.getBean();  
        bt = factory.createButton();  
        tf = factory.createTextField();  
        cb = factory.createComboBox();  
        bt.display();  
        tf.display();  
        cb.display();  
    }  
} 

总结

主要优点：
(1) 抽象工厂模式隔离了具体类的生成，使得客户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换一个具体工厂就变得相对容易，所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
(2) 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
(3) 增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

主要缺点：
  增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有系统进行较大的修改，甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便，违背了“开闭原则”。

适用场景

(1) 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是很重要的，用户无须关心对象的创建过程，将对象的创建和使用解耦。
(2) 系统中有多于一个的产品族，而每次只使用其中某一产品族。可以通过配置文件等方式来使得用户可以动态改变产品族，也可以很方便地增加新的产品族。
(3) 属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。同一个产品族中的产品可以是没有任何关系的对象，但是它们都具有一些共同的约束，如同一操作系统下的按钮和文本框，按钮与文本框之间没有直接关系，但它们都是属于某一操作系统的，此时具有一个共同的约束条件：操作系统的类型。
(4) 产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构。