编辑“︁Java抽象工厂模式”︁

= Java抽象工厂模式 =

'''抽象工厂模式'''（Abstract Factory Pattern）是Java设计模式中一种创建型模式，它提供了一种方式来创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们的具体类。该模式适用于需要创建多个产品族（即一组相关产品）的场景，同时确保客户端代码与具体实现解耦。

== 介绍 ==
抽象工厂模式扩展了[[工厂方法模式]]，但它不是创建单一产品，而是创建多个产品族。例如，一个GUI库可能需要创建跨平台的按钮、文本框和对话框，而抽象工厂可以确保同一风格（如Windows或Mac风格）的所有组件被一起创建。

=== 核心概念 ===
* '''抽象工厂'''（Abstract Factory）：声明创建产品对象的接口。
* '''具体工厂'''（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，创建具体产品。
* '''抽象产品'''（Abstract Product）：声明产品的接口。
* '''具体产品'''（Concrete Product）：实现抽象产品接口的具体类。

== 结构 ==
<mermaid>
classDiagram
    class AbstractFactory {
        +createProductA(): AbstractProductA
        +createProductB(): AbstractProductB
    }
    class ConcreteFactory1 {
        +createProductA(): AbstractProductA
        +createProductB(): AbstractProductB
    }
    class ConcreteFactory2 {
        +createProductA(): AbstractProductA
        +createProductB(): AbstractProductB
    }
    class AbstractProductA {
        +operationA(): void
    }
    class AbstractProductB {
        +operationB(): void
    }
    class ProductA1 {
        +operationA(): void
    }
    class ProductB1 {
        +operationB(): void
    }
    class ProductA2 {
        +operationA(): void
    }
    class ProductB2 {
        +operationB(): void
    }
    AbstractFactory <|-- ConcreteFactory1
    AbstractFactory <|-- ConcreteFactory2
    AbstractProductA <|-- ProductA1
    AbstractProductA <|-- ProductA2
    AbstractProductB <|-- ProductB1
    AbstractProductB <|-- ProductB2
    ConcreteFactory1 --> ProductA1
    ConcreteFactory1 --> ProductB1
    ConcreteFactory2 --> ProductA2
    ConcreteFactory2 --> ProductB2
</mermaid>

== 代码示例 ==
以下是一个跨平台UI组件（按钮和复选框）的抽象工厂实现：

=== 抽象产品 ===
<syntaxhighlight lang="java">
// 抽象产品：按钮
interface Button {
    void render();
}

// 抽象产品：复选框
interface Checkbox {
    void render();
}
</syntaxhighlight>

=== 具体产品 ===
<syntaxhighlight lang="java">
// Windows风格按钮
class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染Windows风格按钮");
    }
}

// Mac风格按钮
class MacButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染Mac风格按钮");
    }
}

// Windows风格复选框
class WindowsCheckbox implements Checkbox {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染Windows风格复选框");
    }
}

// Mac风格复选框
class MacCheckbox implements Checkbox {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("渲染Mac风格复选框");
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 抽象工厂 ===
<syntaxhighlight lang="java">
interface GUIFactory {
    Button createButton();
    Checkbox createCheckbox();
}
</syntaxhighlight>

=== 具体工厂 ===
<syntaxhighlight lang="java">
// Windows风格工厂
class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }

    @Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new WindowsCheckbox();
    }
}

// Mac风格工厂
class MacFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }

    @Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new MacCheckbox();
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 客户端代码 ===
<syntaxhighlight lang="java">
public class Application {
    private Button button;
    private Checkbox checkbox;

    public Application(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        checkbox = factory.createCheckbox();
    }

    public void render() {
        button.render();
        checkbox.render();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建Windows风格UI
        Application app1 = new Application(new WindowsFactory());
        app1.render();

        // 创建Mac风格UI
        Application app2 = new Application(new MacFactory());
        app2.render();
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 输出 ===
<syntaxhighlight lang="text">
渲染Windows风格按钮
渲染Windows风格复选框
渲染Mac风格按钮
渲染Mac风格复选框
</syntaxhighlight>

== 实际应用场景 ==
抽象工厂模式在以下场景中特别有用：
* 需要创建一组相关或依赖的对象（如UI组件、数据库连接等）。
* 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示方式。
* 需要提供多个产品族，但客户端只使用其中一族。

=== 真实案例 ===
1. '''跨平台UI框架'''（如JavaFX、Swing）使用抽象工厂确保同一风格的组件被创建。
2. '''数据库访问层'''可以针对不同数据库（MySQL、PostgreSQL）提供各自的工厂。
3. '''游戏开发'''中为不同角色创建配套的武器、装备和技能。

== 优缺点 ==
=== 优点 ===
* 确保产品兼容性（同一族产品一起工作）。
* 客户端代码与具体类解耦。
* 符合[[开闭原则]]（新增产品族无需修改现有代码）。

=== 缺点 ===
* 新增产品种类（如新增一个Slider组件）需要修改所有工厂接口。
* 代码复杂度较高，适合大型项目。

== 数学表示 ==
抽象工厂可以形式化表示为：
<math>
\begin{align}
& \text{Factory} = \{ F_1, F_2, \dots, F_n \} \\
& \text{Product}_k = \{ P_{k1}, P_{k2}, \dots, P_{km} \} \\
& F_i \rightarrow \{ P_{1i}, P_{2i}, \dots, P_{ki} \}
\end{align}
</math>
其中：
* <math>F_i</math>是具体工厂
* <math>P_{ki}</math>是第<math>k</math>个产品族的第<math>i</math>个实现

== 总结 ==
抽象工厂模式是构建复杂系统的强大工具，尤其适合需要管理多个相关产品族的场景。通过将创建逻辑封装在工厂中，系统可以更灵活地切换产品系列（如从Windows切换到Mac风格），同时保持客户端代码的简洁性。

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