《抽象工厂模式》｜设计模式系列第04篇

系列：创建型模式 · 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
关键词：产品族、产品等级、抽象工厂、一套相关产品、工厂方法升级版

一、什么是抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：提供一个创建一系列相关或相互依赖产品的接口，而无需指定它们具体的类。

属于创建型设计模式。

区分工厂方法 vs 抽象工厂

工厂方法：一个工厂只生产一种产品（单一产品）

抽象工厂：一个工厂可以生产一组配套产品（产品族）

两个核心概念：

产品族：同一个工厂产出的一组配套产品。例如：小米工厂生产小米手机、小米耳机；华为工厂生产华为手机、华为耳机。
产品等级：同类产品的不同实现。手机是一个产品等级，耳机是另一个产品等级。

核心意图

保证客户端使用同一产品族的一套产品；隔离具体产品的创建，客户端只依赖抽象接口。新增产品族很方便，但新增产品等级非常麻烦。

适用场景

系统需要成套创建一组相关联的产品，保证配套使用
产品有多个系列，系统只需要使用其中某一个系列
希望客户端只使用抽象接口，屏蔽具体产品实现类

⚠️ 缺点预警：当产品族需要新增一类产品（新增产品等级），抽象工厂和所有具体工厂都要修改，违反开闭原则。

二、UML结构图

角色划分：

AbstractFactory（抽象工厂）：声明一组创建不同产品的方法
ConcreteFactory（具体工厂）：实现抽象工厂，生产对应产品族的全部产品
AbstractProduct（抽象产品）：每种产品的公共接口（多个抽象产品）
ConcreteProduct（具体产品）：抽象产品的具体实现，属于某个产品族

三、Java 完整示例

场景：电子产品工厂，可以生产手机 Phone 和耳机 Headphone。
产品族：小米产品族、华为产品族。
产品等级：手机、耳机。

1. 抽象产品

// 抽象产品：手机
public interface Phone {
    void call();
}

// 抽象产品：耳机
public interface Headphone {
    void listen();
}

2. 具体产品

// 小米手机
public class MiPhone implements Phone {
    @Override
    public void call() {
        System.out.println("小米手机拨打电话");
    }
}

// 小米耳机
public class MiHeadphone implements Headphone {
    @Override
    public void listen() {
        System.out.println("小米耳机播放音频");
    }
}

// 华为手机
public class HuaweiPhone implements Phone {
    @Override
    public void call() {
        System.out.println("华为手机拨打电话");
    }
}

// 华为耳机
public class HuaweiHeadphone implements Headphone {
    @Override
    public void listen() {
        System.out.println("华为耳机播放音频");
    }
}

3. 抽象工厂

// 抽象工厂：电子产品工厂，可以生产手机+耳机一组产品
public interface ElectronicFactory {
    Phone createPhone();
    Headphone createHeadphone();
}

4. 具体工厂

// 小米工厂：小米产品族
public class MiFactory implements ElectronicFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() {
        return new MiPhone();
    }

    @Override
    public Headphone createHeadphone() {
        return new MiHeadphone();
    }
}

// 华为工厂：华为产品族
public class HuaweiFactory implements ElectronicFactory {
    @Override
    public Phone createPhone() {
        return new HuaweiPhone();
    }

    @Override
    public Headphone createHeadphone() {
        return new HuaweiHeadphone();
    }
}

5. 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 切换工厂即可切换整套产品族
        ElectronicFactory factory = new MiFactory();
        Phone phone = factory.createPhone();
        Headphone headphone = factory.createHeadphone();
        phone.call();
        headphone.listen();

        System.out.println("=====切换华为产品族=====");
        factory = new HuaweiFactory();
        phone = factory.createPhone();
        headphone = factory.createHeadphone();
        phone.call();
        headphone.listen();
    }
}

客户端只依赖抽象 ElectronicFactory、Phone、Headphone，所有具体类隔离。
想要切换整套产品，只需要更换一行工厂实例代码。

四、优缺点总结

✅ 优点

保证同一产品族的产品配套使用
新增产品族简单，符合开闭原则
客户端与具体产品解耦，面向抽象编程

❌ 缺点

新增产品等级困难：例如要新增手表 Watch，抽象工厂接口要增加方法，所有工厂都要修改，破坏开闭原则
类数量多，结构复杂

五、工厂方法 vs 抽象工厂对比

模式	生产能力	扩展特点
工厂方法模式	一个工厂只生产一种产品	新增产品简单，类爆炸
抽象工厂模式	一个工厂生产一组配套产品	新增产品族简单；新增产品等级困难

六、框架源码应用

JDK java.sql：Connection、Statement 就是产品族；不同数据库驱动就是具体工厂
Spring BeanFactory 部分子接口，类似抽象工厂思想

七、小结

抽象工厂核心：工厂可以生产一整套相关产品，用来约束产品族。
适合产品等级固定，产品族需要频繁扩展的场景。如果产品等级经常变动，不要使用抽象工厂。