设计模式从入门到精通之（二）抽象工厂模式
抽象工厂模式：不同工厂背后的协作秘密
在上一期中，我们聊到了工厂模式，讲述了如何用一家咖啡店来帮我们制作不同类型的咖啡。那么，如果你不仅需要咖啡，还需要配套的甜品，比如蛋糕或饼干，这时应该怎么办呢？今天我们将引出一个进阶版的工厂模式：抽象工厂模式，来解决这个问题。
1. 什么是抽象工厂模式？
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一组用于创建相关或依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。换句话说，抽象工厂模式就像一个连锁品牌，你可以在这个品牌的任何分店下单，无论是咖啡、蛋糕还是饼干，所有的产品都是相互匹配的。
2. 用现实中的故事引出抽象工厂模式
还是用咖啡店的例子。假设你今天去咖啡店喝咖啡，发现菜单上不仅有咖啡，还有甜品搭配，比如：
- 美式咖啡 + 巧克力曲奇
- 拿铁咖啡 + 芝士蛋糕
你只需要告诉咖啡师你想要哪种套餐，他们就会为你准备好匹配的饮品和甜品，而不需要你逐一选择。这背后就是抽象工厂的思想：
- 一个工厂负责生产一组相关的产品。
- 通过选择工厂，统一获取搭配好的产品。
3. 抽象工厂模式的代码实现
我们用代码来模拟这个场景，看看如何用抽象工厂模式来制作咖啡和甜品。
3.1 抽象产品类
首先，定义两个抽象产品：咖啡和甜品。
// 抽象咖啡类
abstract class Coffee {
public abstract String getName();
}
// 抽象甜品类
abstract class Dessert {
public abstract String getName();
}
3.2 具体产品类
实现不同种类的咖啡和甜品。
// 美式咖啡
class AmericanCoffee extends Coffee {
@Override
public String getName() {
return "American Coffee";
}
}
// 拿铁咖啡
class LatteCoffee extends Coffee {
@Override
public String getName() {
return "Latte Coffee";
}
}
// 巧克力曲奇
class ChocolateCookie extends Dessert {
@Override
public String getName() {
return "Chocolate Cookie";
}
}
// 芝士蛋糕
class Cheesecake extends Dessert {
@Override
public String getName() {
return "Cheesecake";
}
}
3.3 抽象工厂
定义一个抽象工厂接口，负责创建相关的咖啡和甜品。
interface DessertFactory {
Coffee createCoffee();
Dessert createDessert();
}
3.4 具体工厂类
实现具体的工厂类，每个工厂负责创建一组相关的产品。
// 美式风味工厂
class AmericanFactory implements DessertFactory {
@Override
public Coffee createCoffee() {
return new AmericanCoffee();
}
@Override
public Dessert createDessert() {
return new ChocolateCookie();
}
}
// 意式风味工厂
class ItalianFactory implements DessertFactory {
@Override
public Coffee createCoffee() {
return new LatteCoffee();
}
@Override
public Dessert createDessert() {
return new Cheesecake();
}
}
3.5 客户端代码
客户端只需要选择一个工厂，就可以得到匹配的产品。
public class CoffeeShop {
public static void main(String[] args) {
// 创建美式风味工厂
DessertFactory americanFactory = new AmericanFactory();
Coffee americanCoffee = americanFactory.createCoffee();
Dessert chocolateCookie = americanFactory.createDessert();
System.out.println("Order: " + americanCoffee.getName() + " and " + chocolateCookie.getName());
// 创建意式风味工厂
DessertFactory italianFactory = new ItalianFactory();
Coffee latteCoffee = italianFactory.createCoffee();
Dessert cheesecake = italianFactory.createDessert();
System.out.println("Order: " + latteCoffee.getName() + " and " + cheesecake.getName());
}
}
运行结果：
Order: American Coffee and Chocolate Cookie
Order: Latte Coffee and Cheesecake
4. 抽象工厂模式的优缺点
优点：
- 产品族一致性：保证创建的产品彼此匹配。
- 可扩展性强：可以很方便地新增一个产品族（比如法式风味工厂）。
- 解耦：客户端代码与具体产品类完全解耦。
缺点：
- 复杂性提高：系统中会增加更多的类。
- 不够灵活：增加新产品（而非产品族）时，需要修改所有工厂类。
5. 总结
抽象工厂模式是工厂模式的升级版，适用于需要创建"一组相关产品"的场景。在实际开发中，它可以帮助我们更好地管理复杂的依赖关系，同时保持代码的高内聚和低耦合。
在下一篇专栏中，我们将介绍另一个重要的设计模式：单例模式，看看如何确保你的工厂在系统中只存在一个实例。
思考问题：
如果你需要为每个工厂增加一个新产品（比如茶饮），如何修改代码才能保持现有的结构？欢迎在评论区讨论！