抽象工廠

抽象工廠設計模式是一種創建模式，它提供了一個用于創建相關或從屬對象族的接口，而無需指定其具體類。
它在以下情況下特別有用：
您需要創建必須一起使用并且是一致系列的一部分的對象（例如，按鈕、復選框和菜單等 GUI 元素）。
您的系統必須支持多種配置、環境或產品變體（例如，淺色與深色主題、Windows 與 macOS 外觀）。

您希望在相關對象之間強制保持一致性，確保它們都是從同一個工廠創建的。
抽象工廠模式將 對象創建封裝到工廠接口中。

每個具體工廠實現接口并生成一組完整的相關對象。這可確保您的代碼保持可擴展、一致并與特定產品實現松散耦合。
讓我們通過一個真實世界的示例，看看如何應用抽象工廠模式來構建一個靈活、可維護的系統，并且能夠在沒有條件邏輯的情況下支持多個可互換的產品系列。

問題：特定于平臺的 UI
假設你正在構建一個必須同時支持 Windows 和 macOS 的跨平臺桌面應用程序。

為了提供良好的用戶體驗，您的應用程序應 為每個作系統呈現具有本機外觀的 UI 組件，例如：

按鈕
復選框
文本字段
菜單
樸素實現：條件 UI 組件實例化
在第一次嘗試中，您可以實現特定于平臺的 UI 組件，如下所示：
Windows UI 元素

??public?class?WindowsButton?implements?Button?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?Windows-style?button.");}@Overridepublic?void?onClick()?{System.out.println("Windows?button?clicked.");}
}public?class?WindowsCheckbox?implements?Checkbox?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?Windows-style?checkbox.");}@Overridepublic?void?onSelect()?{System.out.println("Windows?checkbox?selected.");}
}

MacOS UI元素

public?class?MacOSButton?implements?Button?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?macOS-style?button.");}@Overridepublic?void?onClick()?{System.out.println("MacOS?button?clicked.");}
}public?class?MacOSCheckbox?implements?Checkbox?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?macOS-style?checkbox.");}@Overridepublic?void?onSelect()?{System.out.println("MacOS?checkbox?selected.");}
}

然后，在應用程序邏輯中，您最終會執行以下作：

public?class?App?{public?static?void?main(String[]?args)?{String?os?=?System.getProperty("os.name");if?(os.contains("Windows"))?{WindowsButton?button?=?new?WindowsButton();WindowsCheckbox?checkbox?=?new?WindowsCheckbox();button.paint();checkbox.paint();}?else?if?(os.contains("Mac"))?{MacOSButton?button?=?new?MacOSButton();MacOSCheckbox?checkbox?=?new?MacOSCheckbox();button.paint();checkbox.paint();}}
}

為什么這種方法會失敗
雖然此設置適用于兩個平臺上的兩個 UI 組件，但隨著應用的增長，它很快就會成為一場噩夢。

1. 1. 與混凝土類緊密耦合
   您的主應用程序邏輯與特定于平臺的類 （， ， 等） 緊密綁定。這意味著無論在何處創建 UI 組件，都必須手動檢查作系統。WindowsButtonMacOSCheckbox
2. 2. 無抽象或多態性
   不能籠統地處理按鈕或復選框。沒有像或可以使用的通用界面 。ButtonCheckbox
3. 3. 代碼重復和重復
   每個特定于平臺的塊都復制了類似的邏輯——實例化按鈕、復選框、菜單等。你將在整個代碼庫中重復此條件分支。
4. 4. 可擴展性問題
   當您：

添加新平臺（例如 Linux）？

添加新組件（例如，、、）？TextFieldSliderMenuBar

您必須：

為每個平臺添加新的具體類

修改代碼中出現特定于平臺的邏輯的每個位置

破壞現有行為的風險

1. 5. 違反開放/關閉原則
   任何新的變體都需要修改現有代碼。您的 UI 創建邏輯不開放擴展，但對重大更改非常開放。

我們真正需要什么
我們需要一種方法來：

按平臺對相關組件（按鈕、復選框等）進行分組

將特定于平臺的創建邏輯封裝到工廠中

以多態方式處理 UI 組件，無論平臺如何

輕松添加新的 UI 元素系列，而無需修改應用程序的核心邏輯

這就是抽象工廠模式的用武之地。

抽象工廠模式
抽象工廠模式提供了一個接口，用于創建相關或依賴對象的族，而無需指定其具體類。

在我們的例子中，我們想要創建一個 UI 組件系列（如 、 、 等），這些組件在不同平臺（例如 Windows 或 macOS）上的外觀和行為不同，但向應用程序公開相同的界面。ButtonCheckboxTextField

抽象工廠模式通過以下方式幫助我們實現這一目標：

定義抽象 UI 工廠接口（例如 GUIFactory)

為每個平臺實施一個具體工廠（例如， WindowsFactoryMacOSFactory)

為每種類型的組件公開一組一致的接口（例如，， ButtonCheckbox)

讓客戶端使用這些接口，而無需擔心特定于平臺的實現

類圖

?

1. 1. 抽象工廠 （GUIFactory)
   定義用于 創建相關產品系列的通用接口。

通常包括工廠方法，如 、 、 等。createButton()createCheckbox()createTextField()

客戶端依靠此接口創建對象，而無需知道其具體類型。

1. 2. 混凝土廠 （， WindowsFactoryMacOSFactory)
   實現抽象工廠接口。

創建 屬于特定系列或平臺的具體產品變型。

每個工廠都確保其生產的所有組件都是兼容的（即屬于同一平臺/主題）。

1. 3. 抽象產品 （， ButtonCheckbox)
   為 一組相關組件定義接口或抽象類。

給定類型（例如，，）的所有產品變體都 將實現這些接口。WindowsButtonMacOSButton

1. 4. 混凝土產品 （， WindowsButtonMacOSCheckbox)
   實現抽象產品接口。

包含 組件的特定于平臺的邏輯和外觀。

1. 5. 客戶 （Application)
   使用抽象工廠和抽象產品接口。

完全不知道它正在使用的具體類——它只與工廠和產品接互。

可以通過更改出廠方式切換整個產品系列（例如，從 Windows 切換到 macOS），而無需接觸 UI 邏輯。

實現抽象工廠
讓我們實現一個系統，讓我們的應用程序可以為 Windows 和 macOS 生成具有本機外觀的 UI 組件（按鈕、復選框）， 而無需硬編碼平臺檢查或復制邏輯。

1. 1. 定義抽象產品接口
   我們首先定義客戶端使用的產品接口。

Button

public?interface?Button?{void?paint();void?onClick();
}

Checkbox

public?interface?Checkbox?{void?paint();void?onSelect();
}

1. 2. 創建具體產品類
   這些實現特定于平臺的邏輯。

Windows 組件

public?class?WindowsButton?implements?Button?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?Windows-style?button.");}@Overridepublic?void?onClick()?{System.out.println("Windows?button?clicked.");}
}public?class?WindowsCheckbox?implements?Checkbox?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?Windows-style?checkbox.");}@Overridepublic?void?onSelect()?{System.out.println("Windows?checkbox?selected.");}
}

macOS 組件

public?class?WindowsCheckbox?implements?Checkbox?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?Windows-style?checkbox.");}@Overridepublic?void?onSelect()?{System.out.println("Windows?checkbox?selected.");}
}public?class?MacOSCheckbox?implements?Checkbox?{@Overridepublic?void?paint()?{System.out.println("Painting?a?macOS-style?checkbox.");}@Overridepublic?void?onSelect()?{System.out.println("MacOS?checkbox?selected.");}
}

1. 3. 定義抽象工廠
   這是用于創建相關產品系列的界面。

public?interface?GUIFactory?{Button?createButton();Checkbox?createCheckbox();
}

1. 4. 實施混凝土工廠
   每個工廠都會創建特定于平臺的組件變體。

WindowsFactory

public?class?WindowsFactory?implements?GUIFactory?{@Overridepublic?Button?createButton()?{return?new?WindowsButton();}@Overridepublic?Checkbox?createCheckbox()?{return?new?WindowsCheckbox();}
}

MacOSFactory

public?class?MacOSFactory?implements?GUIFactory?{@Overridepublic?Button?createButton()?{return?new?MacOSButton();}@Overridepublic?Checkbox?createCheckbox()?{return?new?MacOSCheckbox();}
}

1. 5. 客戶端代碼 – 僅使用抽象接口
   客戶端代碼根據作系統選擇工廠，并使用它來創建 UI 組件。

public?class?Application?{private?final?Button?button;private?final?Checkbox?checkbox;public?Application(GUIFactory?factory)?{this.button?=?factory.createButton();this.checkbox?=?factory.createCheckbox();}public?void?renderUI()?{button.paint();checkbox.paint();}
}

1. 6. 申請切入點

輸出（在 macOS 上）

Painting?a?macOS-style?button.
Painting?a?macOS-style?checkbox.

輸出（在 Windows 上）

Painting?a?Windows-style?button.
Painting?a?Windows-style?checkbox.

我們取得了什么成就
平臺獨立性：應用程序代碼從不引用特定于平臺的類
一致性：按鈕和復選框始終與所選作系統樣式匹配
開放/封閉原則：在不修改現有工廠或組件的情況下添加對 Linux 或 Android 的支持
可測試性和靈活性：工廠可以輕松更換以進行測試或主題
其他資料：

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https://pan.quark.cn/s/dec9e4868381