三言两语说透设计模式的艺术-抽象工厂模式
写在前面
工厂方法模式通过定义一个工厂接口，将对象实例化的过程抽象出来。但是它存在一个问题，就是一个具体工厂只能创建一类产品，增加新的产品类型时，需要新增具体工厂，违反开闭原则。
那么，如果我们能有一个汽车工厂，既可以生产普通汽车，也可以生产豪华汽车，那岂不美哉？这就是抽象工厂模式要解决的问题。
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抽象工厂模式的介绍
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种软件设计模式，它属于创建型模式，其主要目的是创建一组相关或互相依赖的对象。抽象工厂模式可以对类的实例化过程进行抽象和封装，并且可以将不同类的实例化分配到不同的具体工厂中，从而使得同一个抽象工厂可以创建出不同的产品对象。
抽象工厂模式通过抽象层进行解耦，可以独立于产品类的具体实现变化，使得用户可以更加容易地切换不同的产品，而不需要修改已有系统。当需要创建一组相关的对象时，抽象工厂模式尤为合适。它可以确保同一工厂创建的对象是相互兼容、协调的。
抽象工厂与其他相关模式
抽象工厂模式与工厂方法模式非常相似，都用于封装对象的创建。区别在于，工厂方法模式中每一个工厂只创建一种产品，而抽象工厂模式可以创建多个相关的产品。抽象工厂也称为工厂的工厂，是工厂方法模式的升级版本。
与建造者模式的区别在于，建造者模式更注重零件的装配顺序，而抽象工厂模式更注重组合，不太关心创建步骤。和原型模式比较，原型模式用于创建单个对象，而抽象工厂用于批量创建产品。
抽象工厂模式结构与实现
抽象工厂模式的结构
抽象工厂模式包含以下角色:
- AbstractFactory：抽象工厂接口，用于创建抽象产品对象
- ConcreteFactory：具体工厂实现，实现抽象工厂接口
- AbstractProduct：抽象产品接口，定义产品规范
- Product：具体产品实现，实现抽象产品接口
- Client：使用不同具体工厂和产品的客户
抽象工厂模式的实现
我们用一个汽车制造的例子来说明抽象工厂的实现。这里的产品分为两大类，豪华品牌和普通品牌，每个品牌都有对应的轿车和越野车产品。
定义抽象工厂和产品接口：
interface AbstractFactory {
createSedan(): Sedan;
createSUV(): SUV;
}
interface Sedan {
showInfo(): void;
}
interface SUV {
showInfo(): void;
}
实现具体工厂：
class LuxuryFactory implements AbstractFactory {
createSedan() {
return new LuxurySedan();
}
createSUV() {
return new LuxurySUV();
}
}
class NormalFactory implements AbstractFactory {
createSedan() {
return new NormalSedan();
}
createSUV() {
return new NormalSUV();
}
}
实现具体产品：
class LuxurySedan implements Sedan {
showInfo() {
console.log('展示豪华轿车信息');
}
}
class LuxurySUV implements SUV {
showInfo() {
console.log('展示豪华 SUV 信息');
}
}
客户端代码：
const factory = new LuxuryFactory();
const sedan = factory.createSedan();
const suv = factory.createSUV();
sedan.showInfo();
suv.showInfo();
这样客户可以非常方便地切换不同的工厂来获取产品，而不需要关心产品的具体实现。
抽象工厂模式的优缺点分析
使用抽象工厂模式带来的优点包括：
- 封装了具体产品的创建过程，客户端无需知道实现
- 可以灵活切换不同的产品组合，提高了灵活性
- 易于增加新产品，满足开闭原则
- 抽象层实现了解耦，防止源码泄露
但是也存在一些缺点：
- 过度使用会增加系统的复杂性
- 增加新的产品时，需要修改抽象工厂和所有具体工厂
- 产品无法实现继承扩展，都在抽象层定义
所以使用时需要权衡灵活性和复杂性之间的关系，适度使用抽象工厂模式。
抽象工厂模式应用于什么场景
抽象工厂模式应用的主要场景包括:
- 当需要创建的对象是一组相关的产品族时，如电器包含电视、洗衣机等
- 系统需要多个产品系列，而使用者只需要使用其中某一系列的产品时，如不同品牌的家电
- 当需要屏蔽用户与产品的具体实现时，使得用户不依赖产品类代码时
- 当产品类经常变更，而不想影响使用者时
- 当提供一个产品类库，而只想显示其中部分产品时
- 需要生成不同平台下的程序时，如Windows、Linux等
在这些情况下，使用抽象工厂模式可以带来很大的灵活性，使得用户可以方便切换不同的产品，而不需要修改已有代码。
抽象工厂模式通过提供一个创建一组相关对象的接口，将客户端与对象的具体实现解耦，使得把兼容的对象组合在一起变得更加容易。当添加新的产品对象时，无需修改已有系统，满足开闭原则。
适用于需要创建一组相关的对象，提供最大化的灵活性和复用性的场景。但也要注意合理使用，过度使用会增加系统的复杂度。
总结
抽象工厂模式的主要优点是封装了对象的创建过程，提高了系统的灵活性，可以轻松切换不同的产品配置。使用者无需知道具体实现。另外它也符合开闭原则，容易扩展新产品。
缺点在于过度使用会增加系统的复杂性和抽象性。而且新增产品时需要修改抽象工厂接口，不太容易实现产品的继承扩展。
主要适用于需要创建产品族的场景，需要屏蔽产品具体实现的场景，以及产品配置经常变化的场景。
总体来说，抽象工厂模式在保持系统灵活性和可扩展性方面意义重大。但也需要权衡增加的抽象性带来的复杂度。
一川说
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