一天一個設計模式——Abstract Factory抽象工廠模式

1、模式說明

　　前面學習了工廠方法（Factory Method）模式。在工廠方法模式中，在工廠方法模式中，父類決定如何生成實例，但並不決定所要生成的具體類，具體的處理交由子類來處理。這裏學習的抽象工廠方法模式中，抽象工廠使用抽象的零件組裝成抽象的產品。即便用包含特定的方法接口零件，將零件組裝成抽象產品。

2、模式類圖：

　　上面的類圖中包含兩個包：包含抽象工廠，抽象零件，抽象產品的類所在的包以及具體工廠實現類的包。

3、代碼示例

一、Item類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory;

//抽象的零件Item
public abstract class Item {
    protected String caption;
    public Item(String caption){
        this.caption = caption;
    }
    public abstract String makeHtml();
}

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Item類是下面兩個產品的父類，其中的MakeHtml是抽象方法，須要在子類中實現。

二、Link類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory;

//抽象的零件Link
public abstract class Link extends Item {
    protected String url;
    public Link(String caption, String url){
        super(caption);
        this.url = url;
    }
}

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Link類被定義爲抽象類，初看彷佛並不包含抽象方法，可是，Link類繼承了抽象類Item，且沒有實現MakeHtml抽象方法，則Link類仍是一個抽象類。

三、Tray類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory;

import java.util.ArrayList;

//抽象的Tray類
public abstract class Tray extends Item {
    protected ArrayList tray = new ArrayList();
    public Tray(String caption){
        super(caption);
    }
    public void add(Item item){
        tray.add(item);
    }
}

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一樣的Tray類也是抽象類。

四、抽象的產品Product類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory;

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;
import java.util.ArrayList;

public abstract class Page {
    protected String title;
    protected String author;
    protected ArrayList content = new ArrayList();
    public Page(String title, String author){
        this.title = title;
        this.author = author;
    }
    public void add(Item item){
        content.add(item);
    }
    public void output(){
        try {
            String filename = title + ".html";
            Writer writer = new FileWriter(filename);
            writer.write(this.makeHtml());
            writer.close();
            System.out.println(filename + " 編寫完成！");
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public abstract String makeHtml();
}

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五、抽象工廠Factory類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory;

public abstract class Factory {
    public static Factory getFactory(String classname){
        Factory factory = null;
        try {
            factory = (Factory)Class.forName(classname).newInstance();
        }catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return factory;
    }

    public abstract Link createLink(String caption, String url);
    public abstract Tray createTray(String caption);
    public abstract Page createPage(String title, String author);
}

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該類中使用getFactory方法來根據類名聲稱具體的工廠示例，該方法經過調用Class類的forName方法動態的讀取類信息，接着使用newInstance方法生成類的實例，並將其做爲返回值給調用者。

　　須要注意的是，雖然getFactory方法生成的是具體工廠的實例，但因爲返回值的類型是抽象工廠類型。createLink、createTray、createPage方法是用於在抽象工廠中生成抽象零件和產品的抽象方法，具體的實現交由子類，不過在這裏肯定了方法的名字和簽名。

 

　　看完了模式的抽象類，接下來看具體的實現類：

一、具體的工廠ListFactory類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.listfactory;

import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Factory;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Link;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Page;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Tray;

public class ListFactory extends Factory {
    public Link createLink(String caption, String url){
        return new ListLink(caption, url);
    }

    public Tray createTray(String trayname){
        return new ListTray(trayname);
    }

    public Page createPage(String title, String author){
        return new ListPage(title, author);
    }
}

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二、具體的零件ListLink類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.listfactory;

import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Link;

public class ListLink extends Link {
    public ListLink(String caption, String url) {
        super(caption, url);
    }

    @Override
    public String makeHtml() {
        return "<li><a href=\"" + url + "\">" + caption + "</a></li>\n";
    }
}

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三、具體的零件ListTray類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.listfactory;

import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Item;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Tray;

import java.util.Iterator;

public class ListTray extends Tray {
    public ListTray(String caption) {
        super(caption);
    }

    @Override
    public String makeHtml() {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<li>\n");
        buffer.append(caption + "\n");
        buffer.append("<ul>\n");
        Iterator iterator = tray.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Item item = (Item) iterator.next();
            buffer.append(item.makeHtml());
        }
        buffer.append("</ul>\n");
        buffer.append("</li>\n");
        return buffer.toString();
    }
}

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四、具體的零件LIstPage類：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.listfactory;

import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Item;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Page;

import java.util.Iterator;


public class ListPage extends Page {
    public ListPage(String title, String author) {
        super(title, author);
    }

    @Override
    public String makeHtml() {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<html><head><title>" + title + "</title></head>\n");
        buffer.append("<body>\n");
        buffer.append("<h1>" + title + "</h1>\n");
        buffer.append("<ul>\n");
        Iterator iterator = content.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Item item = (Item)iterator.next();
            buffer.append(item.makeHtml());
        }
        buffer.append("</ul>\n");
        buffer.append("<hr><address>" + author + "</address>");
        buffer.append("</body></html>\n");
        return buffer.toString();
    }
}

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五、運行結果：

Main類代碼：

package com.designpattern.cn.abstractfactorypattern;

import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Factory;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Link;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Page;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.abstractfactory.Tray;
import com.designpattern.cn.abstractfactorypattern.listfactory.ListFactory;

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(ListFactory.class.getName());
        if(args.length!= 1){
            System.out.println("Usage: java Main class.name.of.ConcreateFactory");
            System.out.println("Example 1: java Main listFactory.ListFactory");
            System.out.println("Example 2: java Main tablefactory.TableFactory");
            System.exit(0);
        }
        Factory factory = Factory.getFactory(args[0]);

        Link people = factory.createLink("People's Daily", "http://www.people.com.cn/");
        Link gmw = factory.createLink("gmw", "http://www.gmw.cn/");
        Link us_yahoo = factory.createLink("Yahoo!", "http://www.yahoo.com/");
        Link jp_yahoo = factory.createLink("Yahoo!", "http://www.yahoo.co.jp/");
        Link excite = factory.createLink("Excite", "http://www.excite.com");
        Link google = factory.createLink("Google", "http://www.google.com/");

        Tray traynews = factory.createTray(" Daily ");
        traynews.add(people);
        traynews.add(gmw);

        Tray trayyahoo = factory.createTray("Yahoo!");
        trayyahoo.add(us_yahoo);
        trayyahoo.add(jp_yahoo);

        Tray traysearch = factory.createTray("Search engeen");
        traysearch.add(trayyahoo);
        traysearch.add(excite);
        traysearch.add(google);

        Page page = factory.createPage("LinkPage", "Rumble");
        page.add(traynews);
        page.add(traysearch);
        page.output();
    }
}

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4、模式中的角色

• AbstractProduct抽象產品角色：AbstractProduct負責定義AbstractFactory抽象工廠角色所生成的零件和產品接口。（程序示例中的LInk、Tray、Page類）
• AbstractFactory抽象工廠角色：負責定義用於生成抽象產品的接口。
• Client委託者角色：Client調用AbstractFactory和Abstract Product角色的接口來進行工做。程序中由Main扮演該角色。

5、抽象工廠模式的特色

• 易於增長具體的工廠：很清楚實現一個具體的工廠應該實現哪些方法，對於示例，當須要增長新的工廠時，須要作的就是編寫Factory、Link、Tray、Page這幾個類的子類。任什麼時候候都不須要修改抽象類和Main類。
• 難以增長新零件：若是要在一個抽象工廠中增長零件，這時候除了修改抽象工廠，還要修改全部的實例工廠。

6、相關的設計模式

• Builder模式：分階段的製做複雜實例
• Factory Method模式：在抽象工廠Abstract Factory模式中，生成零件和產品可能會使用到工廠方法模式
• Composite模式
• Singleton模式

最後，抽象工廠模式在Spring中也是有用到的，因此須要好好消化一下。