秒懂設計模式--學習筆記(5)【創建篇-抽象工廠】

- - 4、抽象工廠
  - - - 4.1 介紹
      - 4.2 品牌與系列（針對工廠泛濫）(**分類**)
      - 4.3 產品規劃（**數據模型**）
      - 4.4 生產線規劃（**工廠類**）
      - 4.5 分而治之
      - 4.6 抽象工廠模式的各角色定義如下
      - 4.7 基于此抽象工廠模式以品牌與系列進行全局規劃

4、抽象工廠

4.1 介紹

抽象工廠模式（Abstract Factory）是對工廠的抽象化，而不只是制造方法
系統如果按工廠方法那樣為每種產品都增加一個新工廠又會造成工廠泛濫
抽象工廠模式提供了另一種思路，將各種產品分門別類
基于此來規劃各種工廠的制造接口，最終確立產品制造的頂級規范，使其與具體產品徹底脫鉤
抽象工廠是建立在制造復雜產品體系需求基礎之上的一種設計模式
在某種意義上，我們可以將抽象工廠模式理解為工廠方法模式的高度集群化升級版
測試類文件

4.2 品牌與系列（針對工廠泛濫）(分類)

產品多元化 --> 工廠泛濫 --> 產業規劃與整合
- A品牌3系列 + B品牌3系列 + …
- 這便是抽象工廠模式的基礎數據模型
- 分為品牌工廠，系列工廠

4.3 產品規劃（數據模型）

無論哪種工廠模式，都一定是基于特定的產品特性發展而來的：從產品建模切入(提取相同點，找出不同點)
例子（星際戰爭游戲）
分析規劃（提取相同點，找出不同點）
- 兵種：人族、怪獸族…
- 等級：1及、2級、3級…
建立數據模型
兵種頂層父類

package abstractFactory.entity.abstractt;/*** 兵種抽象類**/
public abstract class Unit {/*** 攻擊力*/protected int attack;/*** 防御力*/protected int defence;/*** 生命力*/protected int health;/*** 橫坐標*/protected int x;/*** 縱坐標*/protected int y;public Unit(int attack, int defence, int health, int x, int y) {this.attack = attack;this.defence = defence;this.health = health;this.x = x;this.y = y;}/*** 展示：繪制到圖上 （抽象方法交由子類實現）*/public abstract void show();/*** 攻擊（抽象方法交由子類實現）*/public abstract void attack();
}

兵種等級: 各等級兵種類都繼承自兵種抽象類Unit，它們對應的攻擊力、防御力及生命力也各不相同
- 初級兵種類LowClassUnit
- 中級兵種類MidClassUnit
- 高級兵種類HighClassUnit

package abstractFactory.entity.abstractt;
/*** 初級兵種類**/
public abstract class LowClassUnit extends Unit{public LowClassUnit( int x, int y) {super(5, 2, 35, x, y);}
}

package abstractFactory.entity.abstractt;
/*** 中級兵種類**/
public abstract class MidClassUnit extends Unit {public MidClassUnit( int x, int y) {super(10, 8, 80, x, y);}
}

package abstractFactory.entity.abstractt;
/*** 高級兵種類**/
public abstract class HighClassUnit extends Unit {public HighClassUnit( int x, int y) {super(25, 30, 300, x, y);}
}

定義具體的兵種類
- 海軍陸戰隊員類Marine
- 變形坦克類Tank
- 巨型戰艦類Battleship
- 蟑螂類Roach
- 毒液類Poison
- 猛犸類Mammoth

package abstractFactory.entity.product;
import abstractFactory.entity.abstractt.LowClassUnit;
/*** 海軍陸戰隊員類Marine**/
public class Marine extends LowClassUnit {public Marine(int x, int y) {super(x, y);}@Overridepublic void show() {System.out.println("士兵出現在坐標：[" + x + "," + y + "]");}@Overridepublic void attack() {System.out.println("士兵用機關槍射擊，攻擊力：" + attack);}
}

package abstractFactory.entity.product;
import abstractFactory.entity.abstractt.MidClassUnit;
/*** 變形坦克類Tank**/
public class Tank extends MidClassUnit {public Tank(int x, int y) {super(x, y);}@Overridepublic void show() {System.out.println("坦克出現在坐標：[" + x + "," + y + "]");}@Overridepublic void attack() {System.out.println("坦克用炮轟擊，攻擊力：" + attack);}
}

package abstractFactory.entity.product;
import abstractFactory.entity.abstractt.HighClassUnit;
/*** 巨型戰艦類Battleship**/
public class Battleship extends HighClassUnit {public Battleship(int x, int y) {super(x, y);}@Overridepublic void show() {System.out.println("戰艦出現在坐標：[" + x + "," + y + "]");}@Overridepublic void attack() {System.out.println("戰艦用激光炮打擊，攻擊力：" + attack);}
}

package abstractFactory.entity.product;
import abstractFactory.entity.abstractt.LowClassUnit;
/*** 蟑螂類Roach**/
public class Roach extends LowClassUnit {public Roach(int x, int y) {super(x, y);}@Overridepublic void show() {System.out.println("蟑螂兵出現在坐標：[" + x + "," + y + "]");}@Overridepublic void attack() {System.out.println("蟑螂兵用爪子撓，攻擊力：" + attack);}
}

package abstractFactory.entity.product;
import abstractFactory.entity.abstractt.MidClassUnit;
/*** 毒液類Poison**/
public class Poison extends MidClassUnit {public Poison(int x, int y) {super(x, y);}@Overridepublic void show() {System.out.println("毒液兵出現在坐標：[" + x + "," + y + "]");}@Overridepublic void attack() {System.out.println("毒液兵用毒液噴射，攻擊力：" + attack);}
}

package abstractFactory.entity.product;
import abstractFactory.entity.abstractt.HighClassUnit;
/*** 猛犸類Mammoth**/
public class Mammoth extends HighClassUnit {public Mammoth(int x, int y) {super(x, y);}@Overridepublic void show() {System.out.println("猛犸巨獸出現在坐標：[" + x + "," + y + "]");}@Overridepublic void attack() {System.out.println("猛犸巨獸用獠牙頂，攻擊力：" + attack);}
}

所有兵種類已定義完畢，代碼不是難點，重點集中在對兵種的劃分上
橫向劃分族，縱向劃分等級（系列），利用類的抽象與繼承描繪出所有的游戲角色以及它們之間的關系，同時避免了不少重復代碼

4.4 生產線規劃（工廠類）

數據模型構建完成，定義工廠，建立生產線
- 定義了6個兵種產品（數據模型）：實體
- 可分為2個工廠：人族、怪獸族
- 3個制造標準：3個等級
定義抽象工廠接口：
- 3個制造標準方法

package abstractFactory.factory;import abstractFactory.entity.abstractt.HighClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.LowClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.MidClassUnit;/*** 定義抽象工廠接口 ： 抽象兵工廠接口*      抽象兵工廠接口定義了3個等級兵種的制造標準, 這意味著子類工廠必須具備初級、中級、高級兵種的生產能力**/
public interface AbstractFactory {/*** 初級兵種制造標準* @return*/LowClassUnit createLowClassUnit();/*** 中級兵種制造標準* @return*/MidClassUnit createMidClassUnit();/*** 高級兵種制造標準* @return*/HighClassUnit createHighClassUnit();
}

工廠類實現

package abstractFactory.factory.impl;import abstractFactory.entity.abstractt.HighClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.LowClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.MidClassUnit;
import abstractFactory.entity.product.Battleship;
import abstractFactory.entity.product.Marine;
import abstractFactory.entity.product.Tank;
import abstractFactory.factory.AbstractFactory;
/*** 人類兵工廠**/
public class HumanFactory implements AbstractFactory {/*** 橫坐標*/private int x;/*** 縱坐標*/private int y;public HumanFactory(int x, int y) {this.x = x;this.y = y;}@Overridepublic LowClassUnit createLowClassUnit() {LowClassUnit unit = new Marine(x, y);System.out.println("制造海軍陸戰隊員成功。");return unit;}@Overridepublic MidClassUnit createMidClassUnit() {MidClassUnit unit = new Tank(x, y);System.out.println("制造變形坦克成功。");return unit;}@Overridepublic HighClassUnit createHighClassUnit() {HighClassUnit unit = new Battleship(x, y);System.out.println("制造巨型戰艦成功。");return unit;}
}

package abstractFactory.factory.impl;import abstractFactory.entity.abstractt.HighClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.LowClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.MidClassUnit;
import abstractFactory.entity.product.Mammoth;
import abstractFactory.entity.product.Poison;
import abstractFactory.entity.product.Roach;
import abstractFactory.factory.AbstractFactory;/*** 外星母巢（工廠）**/
public class AlienFactory implements AbstractFactory {private int x;private int y;public AlienFactory(int x, int y) {this.x = x;this.y = y;}@Overridepublic LowClassUnit createLowClassUnit() {LowClassUnit roach = new Roach(x, y);System.out.println("制造蟑螂兵成功。");return roach;}@Overridepublic MidClassUnit createMidClassUnit() {MidClassUnit poison = new Poison(x, y);System.out.println("制造毒液兵成功。");return poison;}@Overridepublic HighClassUnit createHighClassUnit() {HighClassUnit mammoth = new Mammoth(x, y);System.out.println("制造猛犸巨獸成功。");return mammoth;}
}

生產線規劃非常清晰
- 人類兵工廠與外星母巢分別實現了3個等級兵種的制造方法
- 其中前者由低到高分別返回海軍陸戰隊員、變形坦克以及巨型戰艦對象，
- 后者則分別返回蟑螂兵、毒液兵以及猛犸巨獸對象
測試使用
- 抽象兵工廠接口引用了人類兵工廠實現
- 調用3個等級的制造方法分別得到人類族的對應兵種
- 將抽象兵工廠接口引用替換為外星母巢實現
- 制造出的兵種變為3個等級的外星怪獸族兵種
- 如果玩家需要一個新族加入，我們可以在此模式之上去實現一個新的族工廠并實現3個等級的制造方法
- 工廠一經替換即可產出各系列產品兵種，且無須改動現有代碼，良好的可擴展性
- 這就是一套擁有完備生產模式的標準化工業系統所帶來的好處

package abstractFactory;import abstractFactory.entity.abstractt.HighClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.LowClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.MidClassUnit;
import abstractFactory.entity.abstractt.Unit;
import abstractFactory.factory.AbstractFactory;
import abstractFactory.factory.impl.AlienFactory;
import abstractFactory.factory.impl.HumanFactory;
/*** 測試客戶端類**/
public class Client {/***  打印結果*      游戲開始......*      雙方挖掘攢錢......*      建造人類族工廠.......*      制造海軍陸戰隊員成功。*      士兵出現在坐標：[10,10]*      制造變形坦克成功。*      坦克出現在坐標：[10,10]*      制造巨型戰艦成功。*      戰艦出現在坐標：[10,10]*      建造外星怪獸族工廠*      制造蟑螂兵成功。*      蟑螂兵出現在坐標：[200,200]*      制造毒液兵成功。*      毒液兵出現在坐標：[200,200]*      制造猛犸巨獸成功。*      猛犸巨獸出現在坐標：[200,200]*      兩族開始混戰......*      士兵用機關槍射擊，攻擊力：5*      蟑螂兵用爪子撓，攻擊力：5*      毒液兵用毒液噴射，攻擊力：10*      坦克用炮轟擊，攻擊力：10*      猛犸巨獸用獠牙頂，攻擊力：25*      戰艦用激光炮打擊，攻擊力：25* @param args*/public static void main(String[] args) {System.out.println("游戲開始......");System.out.println("雙方挖掘攢錢......");// 第一位玩家選擇了人類族System.out.println("建造人類族工廠.......");// 抽象兵工廠接口引用了人類兵工廠實現AbstractFactory factory = new HumanFactory(10, 10);Unit marine = factory.createLowClassUnit();marine.show();Unit tank = factory.createMidClassUnit();tank.show();Unit ship = factory.createHighClassUnit();ship.show();// 第二位萬家選擇了外星怪獸族System.out.println("建造外星怪獸族工廠");/*** 抽象兵工廠接口引用替換為外星母巢實現* 工廠一經替換即可產出各系列產品兵種，且無須改動現有代碼，良好的可擴展性*/factory = new AlienFactory(200, 200);Unit roach = factory.createLowClassUnit();roach.show();Unit poison = factory.createMidClassUnit();poison.show();Unit mammoth = factory.createHighClassUnit();mammoth.show();System.out.println("兩族開始混戰......");marine.attack();roach.attack();poison.attack();tank.attack();mammoth.attack();ship.attack();}
}

4.5 分而治之

抽象工廠制造模式已經布局完成，各工廠可以隨時大規模投入生產活動了
我們還可以進一步，再加一個“制造工廠的工廠”來決定具體讓哪個工廠投入生產活動
此時客戶端就無須關心工廠的實例化過程了，直接使用產品就可以了
這也是抽象工廠可以被視為“工廠的工廠”的原因
與工廠方法模式不同，抽象工廠模式能夠應對更加復雜的產品族系，它更類似于一種對“工業制造標準”的制定與推行
- 各工廠實現都遵循此標準來進行生產活動
- 以工廠類劃分產品族（工廠類）
- 以制造方法劃分產品系列（數據模型）
- 達到無限擴展產品的目的

4.6 抽象工廠模式的各角色定義如下

產品系列的抽象類：
- AbstractProduct1、AbstractProduct2（抽象產品1、抽象產品2）
- 一系產品與二系產品分別代表同一產品族的多個產品系列，對應本章例程中的初級、中級、高級兵種抽象類
繼承自抽象產品的產品實體類（數據模型）
- ProductA1、ProductB1、ProductA2、ProductB2（產品A1、產品B1、產品A2、產品B2）
- 其中ProductA1與ProductB1代表A族產品與B族產品的同一產品系列，類似于例中人類族與外星怪獸族的初級兵種
抽象工廠接口（AbstractFactory）
- 各族工廠的高層抽象，可以是接口或者抽象類
- 抽象工廠對各產品系列的制造標準進行規范化定義，但具體返回哪個族的產品由具體族工廠決定，它并不關心。
工廠實現類：
- ConcreteFactoryA、ConcreteFactoryB（工廠A實現、工廠B實現）
- 繼承自抽象工廠的各族工廠，需實現抽象工廠所定義的產品系列制方法，可以擴展多個工廠實現。
- 對應本章例程中的人類兵工廠與外星母巢
Client（客戶端）：
- 產品的使用者，只關心制造出的產品系列，具體是哪個產品族由工廠決定