一、動機（Motivation）

在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常面臨著“一系列相互依賴的對象”的創(chuàng)建工作；同時，由于需求的變化，往往存在更多系列對象的創(chuàng)建工作。

如何應對這種變化？如何繞過常規(guī)的對象創(chuàng)建方法(new)，提供一種“封裝機制”來避免客戶程序和這種“多系列具體對象創(chuàng)建工作”的緊耦合？

二、意圖（Intent）

提供一個接口，讓該接口負責創(chuàng)建一系列“相關或者相互依賴的對象”，無需指定它們具體的類。

三、結構（Structure）

ProductA1和ProductB1是一個系列，ProductA2和ProductB2是另一個系列。ConcreteFactory1是創(chuàng)建系列1的工廠方法，ConcreteFactory2是創(chuàng)建系列2的工廠方法?？蛻舫绦駽lient只依賴了AbstractFactory和AbstractProductA、AbstractProductB，也就是客戶程序不依賴于具體實現(xiàn)，而是只依賴與抽象類。

如果現(xiàn)在需要創(chuàng)建一個系列3運用到客戶程序，我們只需要再寫一個系列3的工廠，繼承自AbstractFactory，這個工廠提供了2個實現(xiàn)：

CreateProductA();

CreateProductB();

它們分別返回ProductA3（繼承自AbstractProductA）、ProductB3（繼承自AbstractProductB）。

也就是說，如果新增了系列3，Client程序可以完全不用改動，可能只需要改一些配置文件，增加一些新dll就可以應對變化。

四、模式的組成

可以看出，在抽象工廠模式的結構圖有以下角色：

（1）、抽象產(chǎn)品類角色（AbstractProduct）：為抽象工廠中相互依賴的每種產(chǎn)品定義抽象接口對象，也可以這樣說，有幾種產(chǎn)品，就要聲明幾個抽象角色，每一個抽象產(chǎn)品角色和一種具體的產(chǎn)品相匹配。
（2）、具體產(chǎn)品類（ConcreteProduct）：具體產(chǎn)品類實現(xiàn)了抽象產(chǎn)品類，是針對某個具體產(chǎn)品的實現(xiàn)的類型。
（3）、抽象工廠類角色（Abstract Factory）：定義了創(chuàng)建一組相互依賴的產(chǎn)品對象的接口操作，每種操作和每種產(chǎn)品一一對應。
（4）、具體工廠類角色（ConcreteFactory）：實現(xiàn)抽象類里面的所有抽象接口操作，可以創(chuàng)建某系列具體的產(chǎn)品，這些具體的產(chǎn)品是“抽象產(chǎn)品類角色”的子類。

五、抽象工廠的具體代碼實現(xiàn)

作為長子的我，希望能有一套歐式風格的房子，再加上田園風光，此生足矣。我弟弟就不一樣了，他想要一套現(xiàn)代樣式的房子，如果兄弟姊妹再多年一點，那就有更多的要求了。由于房子由房頂、地板、窗戶和房門組成，其他組件暫時省略，有這么多套房子要建設，每套房子的房頂、地板、窗戶和房門都是一個體系的，那就讓我們看看如何使用【抽象工廠】模式來實現(xiàn)不同房屋的建造。

//抽象道路
public abstract class Road
{
}

//抽象房屋
public abstract class Building
{
}

//現(xiàn)代風格道路
public class ModernRoad : Road
{
}

//現(xiàn)代風格房屋
public class ModernBuilding : Building
{
}

//古典風格道路
public class ClassicRoad : Road
{
}

//古典風格房屋
public class ClassicBuilding : Building
{
}
//抽象工廠
public abstract class FacilitiesFactory
{
    public abstract Road CreateRoad();
    public abstract Building CreateBuilding();
}

//現(xiàn)代風格
public class ModernFacilitiesFactory : FacilitiesFactory
{
    public override Road CreateRoad()
    {
        return new ModernRoad();
    }

    public override Building CreateBuilding()
    {
        return new ModernBuilding();
    }
}

//古典風格
public class ClassicFacilitiesFactory : FacilitiesFactory
{
    public override Road CreateRoad()
    {
        return new ClassicRoad();
    }

    public override Building CreateBuilding()
    {
        return new ClassicBuilding();
    }
}

客戶程序：

可以看出，客戶程序依賴的全部是抽象類，在客戶程序代碼中沒有出現(xiàn)過任何具體的實現(xiàn)類。因為在系列需要變化的時候，是不需要改變抽象類的，只是增加一個抽象類的實現(xiàn)而已，又由于客戶程序只依賴于抽象，所以系列變化的時候客戶程序完全無需變化。

internal class GameManager
{

    private FacilitiesFactory facilitiesFactory;
    private Road road;
    private Building building;

    public GameManager(FacilitiesFactory facilitiesFactory)
    {
        this.facilitiesFactory = facilitiesFactory;
    }

    public void BuildGameFacilities()
    {
        road = facilitiesFactory.CreateRoad();
        building = facilitiesFactory.CreateBuilding();
    }

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine(road);
        Console.WriteLine(building);
    }
}

應用到具體程序（現(xiàn)代風格）：

可以看出，風格由Modern改變?yōu)镃lassic的時候，我們封裝好的GameManager客戶程序沒有改變，這就是我們想要的結果。GameManager的邏輯非常復雜，現(xiàn)在它的穩(wěn)定，能夠大大方便我們的工作。

GameManager g = new GameManager(new ModernFacilitiesFactory());
g.BuildGameFacilities();
g.Run();

改造

第一種改造

就是在系列對象不發(fā)生系列添加的情況下，使用配置文件來進行例子中場景風格的替換。添加一個App.config文件，在其中加入風格設置的字段。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
         <appSettings>
              <add key="factoryName" value="ModernFacilitiesFactory"></add>
         </appSettings>
</configuration>

然后，在代碼中讀取這個配置字段，根據(jù)配置字段的值來做實現(xiàn)。首先實現(xiàn)一個構建方法，然后再在客戶程序中調用。

public static FacilitiesFactory GetInstance()
{
    string factoryName = ConfigurationSettings.AppSettings["factoryName"];
    FacilitiesFactory f;
    switch (factoryName)
    {
        case "ModernFacilitiesFactory":
            f = new ModernFacilitiesFactory();
            break;
        case "ClassicFacilitiesFactory":
            f = new ClassicFacilitiesFactory();
            break;
        default:
            f = null;
            break;
    }

    return f;
}
//客戶程序
public static void Main()
{
    GameManager g = new GameManager(GetInstance());
    g.BuildGameFacilities();
    g.Run();
}

第二種改造

其實還有一種需求就是擴展新的系列對象，如果還是不需要對客戶程序進行維護，而僅是添加了新的系列對象的類，那將是很舒服的一件事。這樣我們就可以通過添加DLL并配合配置文件的使用，就能在不修改源程序代碼的情況下，擴展出我們需要的新的系列對象

public staticFacilitiesFactory GetInstance()
{
    string factoryName = ConfigurationSettings.AppSettings["factoryName"];
    FacilitiesFactory f;
    if (factoryName != "")
        f = (FacilitiesFactory)Assembly.Load(factoryName).CreateInstance(factoryName);
    else
        f = null;
    return f;
}

這樣，我們在擴展時僅需將擴展的DLL放在相應的路徑下并配合配置文件即實現(xiàn)了我們的擴展。

六、抽象工廠的實現(xiàn)要點

• 如果沒有應對“多系列對象創(chuàng)建”的需求變化，則沒有必要使用AbstractFactory模式，這時候使用簡單的靜態(tài)工廠完全可以。
• “系列對象"指的是這些對象之間有相互依賴、或作用的關系，例如游戲開發(fā)場景中“道路”與“房屋”的依賴，“道路”與“地道”的依賴。
• AbstractFactory模式主要在于應對“新系列”的需求變動。其缺點在于難以應對“新對象”的需求變動。
• AbstractFactory模式經(jīng)常和FactoryMethod模式共同組合來應對“對象創(chuàng)建”的需求變化。

抽象工廠模式的優(yōu)點：

【抽象工廠】模式將系列產(chǎn)品的創(chuàng)建工作延遲到具體工廠的子類中，我們聲明工廠類變量的時候是使用的抽象類型，同理，我們使用產(chǎn)品類型也是抽象類型，這樣做就盡可能的可以減少客戶端代碼與具體產(chǎn)品類之間的依賴，從而降低了系統(tǒng)的耦合度。耦合度降低了，對于后期的維護和擴展就更有利，這也就是【抽象工廠】模式的優(yōu)點所在。可能有人會說在Main方法里面（這里的代碼就是客戶端的使用方）還是會使用具體的工廠類，對的。這個其實我們通過Net的配置，把這部分移出去，最后把依賴關系放到配置文件中。如果有新的需求我們只需要修改配置文件，根本就不需要修改代碼了，讓客戶代碼更穩(wěn)定。依賴關系肯定會存在，我們要做的就是降低依賴，想完全去除很難，也不現(xiàn)實。

抽象工廠模式的缺點：

有優(yōu)點肯定就有缺點，因為每種模式都有他的使用范圍，或者說要解決的問題，不能解決的問題就是缺點了，其實也不能叫缺點了。【抽象工廠】模式很難支持增加新產(chǎn)品的變化，這是因為抽象工廠接口中已經(jīng)確定了可以被創(chuàng)建的產(chǎn)品集合，如果需要添加新產(chǎn)品，此時就必須去修改抽象工廠的接口，這樣就涉及到抽象工廠類的以及所有子類的改變，這樣也就違背了“開發(fā)——封閉”原則。

抽象工廠模式的使用場景：

如果系統(tǒng)需要多套的代碼解決方案，并且每套的代碼方案中又有很多相互關聯(lián)的產(chǎn)品類型，并且在系統(tǒng)中我們可以相互替換的使用一套產(chǎn)品的時候可以使用該模式，客戶端不需要依賴具體實現(xiàn)。

七、.NET中抽象工廠模式實現(xiàn)

微軟的類庫發(fā)展了這么多年，設計模式在里面有大量的應用，【抽象工廠】模式在.NET類庫中也存在著大量的使用，比如和操作數(shù)據(jù)庫有關的類型，這個類就是System.Data.Common.DbProviderFactory，這個類位于System.Data.dll程序集中。該類扮演抽象工廠模式中抽象工廠的角色，DbProviderFactory就是【抽象工廠】模式UML里面AbstractFactory類型。其他具體的工廠類型繼承DbProviderFactory類型。

到此這篇關于.Net設計模式之抽象工廠模式（Abstract Factory）的文章就介紹到這了。希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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