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【设计模式】【创建型模式】抽象工厂模式（Abstract Factory）

news 来源：原创 2025/9/19 19:25:08

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文章目录

一、入门
什么是抽象工厂模式？
为什么要抽象工厂模式？
如何实现抽象工厂模式？
抽象工厂模式和工厂方法的区别

二、抽象工厂模式在框架源码中的运用
JDBC 中的 java.sql.Connection
Spring 框架中的 BeanFactory

三、总结
抽象工厂模式的优点
抽象工厂模式的缺点
抽象工厂模式的适用场景

一、入门

什么是抽象工厂模式？

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要指定具体的类。
简单来说，抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版，它能够创建一组相关的对象，而工厂方法模式只能创建一种对象。

为什么要抽象工厂模式？

假设你要购买一套家具（沙发、茶几、电视柜），并且希望这些家具的风格保持一致（比如现代风格或古典风格）。如果没有抽象工厂模式，下面是没有抽象工厂的实现：

// 现代风格沙发
class ModernSofa {public void lieOn() {System.out.println("躺在现代风格沙发上");}
}// 古典风格沙发
class ClassicSofa {public void lieOn() {System.out.println("躺在古典风格沙发上");}
}// 现代风格茶几
class ModernCoffeeTable {public void putOn() {System.out.println("在现代风格茶几上放东西");}
}// 古典风格茶几
class ClassicCoffeeTable {public void putOn() {System.out.println("在古典风格茶几上放东西");}
}// 客户端代码
public class FurnitureShop {public static void main(String[] args) {// 选择现代风格ModernSofa modernSofa = new ModernSofa();ModernCoffeeTable modernCoffeeTable = new ModernCoffeeTable();modernSofa.lieOn();modernCoffeeTable.putOn();// 选择古典风格ClassicSofa classicSofa = new ClassicSofa();ClassicCoffeeTable classicCoffeeTable = new ClassicCoffeeTable();classicSofa.lieOn();classicCoffeeTable.putOn();}
}

存在问题：

风格一致性难以保证：
- 如果客户端代码不小心混用了不同风格的对象（比如现代风格沙发 + 古典风格茶几），会导致风格不一致。

ModernSofa sofa = new ModernSofa();
ClassicCoffeeTable table = new ClassicCoffeeTable(); // 风格不一致！

代码重复：
- 每次创建一组家具时，都需要重复编写类似的代码。
  ModernSofa sofa = new ModernSofa();
  ModernCoffeeTable table = new ModernCoffeeTable();
- 如果家具种类增多（比如增加电视柜、餐桌），代码会变得更加冗长。
难以扩展：
- 如果新增一种风格（比如北欧风格），需要修改客户端代码，手动创建新的对象：
  NordicSofa sofa = new NordicSofa();
  NordicCoffeeTable table = new NordicCoffeeTable();
- 这会违反开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。
客户端代码与具体类耦合：
- 客户端代码直接依赖具体的家具类（如ModernSofa、ClassicCoffeeTable），如果具体类发生变化（比如类名修改），客户端代码也需要跟着修改。

如何实现抽象工厂模式？

抽象工厂（Abstract Factory）：声明一组创建产品对象的方法，每个方法对应一种产品。
具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，负责创建具体的产品对象。
抽象产品（Abstract Product）：声明产品的接口。
具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口，定义具体产品的行为。

【案例】家具城 - 改
在这里插入图片描述
抽象产品（Abstract Product）：沙发、茶几。

// 沙发
interface Sofa {void lieOn();
}// 茶几
interface CoffeeTable {void putOn();
}

具体产品（Concrete Product）: 现代沙发、古典风格沙发、现代风格茶几、古典风格茶几。

// 具体产品：现代风格沙发
class ModernSofa implements Sofa {public void lieOn() {System.out.println("躺在现代风格沙发上");}
}// 具体产品：古典风格沙发
class ClassicSofa implements Sofa {public void lieOn() {System.out.println("躺在古典风格沙发上");}
}// 具体产品：现代风格茶几
class ModernCoffeeTable implements CoffeeTable {public void putOn() {System.out.println("在现代风格茶几上放东西");}
}// 具体产品：古典风格茶几
class ClassicCoffeeTable implements CoffeeTable {public void putOn() {System.out.println("在古典风格茶几上放东西");}
}

抽象工厂（Abstract Factory）: 家具工厂

interface FurnitureFactory {Sofa createSofa();CoffeeTable createCoffeeTable();
}

具体工厂（Concrete Factory）：现代风格家具工厂、古典风格家具工厂。

// 具体工厂：现代风格家具工厂
class ModernFurnitureFactory implements FurnitureFactory {public Sofa createSofa() {return new ModernSofa();}public CoffeeTable createCoffeeTable() {return new ModernCoffeeTable();}
}// 具体工厂：古典风格家具工厂
class ClassicFurnitureFactory implements FurnitureFactory {public Sofa createSofa() {return new ClassicSofa();}public CoffeeTable createCoffeeTable() {return new ClassicCoffeeTable();}
}

客户端

public class FurnitureShop {private Sofa sofa;private CoffeeTable coffeeTable;public FurnitureShop(FurnitureFactory factory) {sofa = factory.createSofa();coffeeTable = factory.createCoffeeTable();}public void useFurniture() {sofa.lieOn();coffeeTable.putOn();}public static void main(String[] args) {// 选择现代风格家具工厂FurnitureFactory modernFactory = new ModernFurnitureFactory();FurnitureShop shop = new FurnitureShop(modernFactory);shop.useFurniture();// 选择古典风格家具工厂FurnitureFactory classicFactory = new ClassicFurnitureFactory();shop = new FurnitureShop(classicFactory);shop.useFurniture();}
}

抽象工厂模式和工厂方法的区别

场景	工厂方法模式	抽象工厂模式
创建目标	单个产品（如沙发）	一组相关产品（如沙发、茶几、电视柜）
风格一致性	无法保证	保证一组对象的风格一致
类的数量	每个产品需要一个工厂接口和具体工厂类	每个产品家族需要一个具体工厂类
客户端代码复杂度	需要分别调用多个工厂	只需调用一个工厂即可创建一组对象
适用场景	单一产品的创建	一组相关或依赖对象的创建

二、抽象工厂模式在框架源码中的运用

JDBC 中的 java.sql.Connection

JDBC（Java Database Connectivity）是Java中用于操作数据库的标准API，其中的 Connection 和 Statement 等接口也体现了抽象工厂模式。

public class JDBCExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 获取数据库连接（抽象工厂）Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password");// 创建Statement（具体产品）Statement statement = connection.createStatement();// 执行查询ResultSet resultSet = statement.executeQuery("SELECT * FROM users");// 处理结果while (resultSet.next()) {System.out.println(resultSet.getString("username"));}}
}

抽象工厂模式的应用

抽象工厂：Connection 是一个抽象工厂，定义了创建 Statement、PreparedStatement等方法。
具体工厂：不同的数据库驱动（如MySQL、Oracle）提供了具体的 Connection 实现。
产品家族：Statement、PreparedStatement、ResultSet 是相关的产品，用于执行SQL语句和处理结果。

Spring 框架中的 BeanFactory

Spring 框架的核心容器 BeanFactory 也是一个典型的抽象工厂模式应用。

public class SpringExample {public static void main(String[] args) {// 加载Spring配置文件BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("beans.xml"));// 获取Bean（具体产品）MyService myService = (MyService) factory.getBean("myService");myService.execute();}
}

抽象工厂模式的应用

抽象工厂：BeanFactory 是一个抽象工厂，定义了获取Bean的方法（如getBean）。
具体工厂：XmlBeanFactory 是一个具体工厂，负责从XML配置文件中创建和管理Bean。
产品家族：Spring容器管理的Bean（如 MyService）是相关的产品，它们可能相互依赖或协作。

三、总结

抽象工厂模式的优点

保证产品家族的一致性：
- 抽象工厂模式确保创建的对象是同一家族的，比如现代风格的沙发、茶几、电视柜，避免了风格不一致的问题。
解耦客户端代码：
- 客户端代码只依赖于抽象工厂和抽象产品接口，不依赖于具体的实现类，符合依赖倒置原则。
符合开闭原则：
- 新增产品家族（如新增北欧风格家具）时，只需增加新的具体工厂类，不需要修改现有代码。
简化客户端代码：
- 客户端不需要关心具体对象的创建细节，只需要调用工厂方法即可。
提高代码可维护性：
- 将对象的创建逻辑集中到工厂中，便于统一管理和维护。

抽象工厂模式的缺点

类的数量增加：
- 每增加一个产品家族，就需要增加一组具体工厂类和具体产品类，可能导致类的数量爆炸。
扩展产品类型困难：
- 如果需要在现有产品家族中新增产品类型（比如在家具家族中新增“餐桌”），需要修改抽象工厂接口及其所有具体工厂类，违反了开闭原则。
复杂性增加：
- 对于简单的对象创建场景，使用抽象工厂模式可能会引入不必要的复杂性。
理解难度较高：
- 抽象工厂模式涉及多个抽象层（抽象工厂、抽象产品、具体工厂、具体产品），初学者可能难以理解。

抽象工厂模式的适用场景

抽象工厂模式适用于以下场景：

需要创建一组相关或依赖的对象：
- 比如跨平台的UI组件（Windows按钮、Mac按钮）、家具家族（现代风格沙发、茶几）、数据库访问对象（Connection、Statement）等。
需要保证产品家族的一致性：
- 比如确保所有UI组件都是同一风格，或者所有家具都是同一主题。
系统需要独立于产品的创建、组合和表示：
- 比如框架或库的设计，希望将对象的创建逻辑与使用逻辑分离。
需要支持多种产品家族：
- 比如支持多种数据库（MySQL、Oracle）、多种操作系统（Windows、Mac）、多种主题（现代、古典）等。
希望通过配置或依赖注入动态切换产品家族：
- 比如Spring框架中通过配置文件切换具体的Bean实现。

【设计模式】【创建型模式】抽象工厂模式（Abstract Factory）

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