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| title | shortTitle | category | language | tag | |
|---|---|---|---|---|---|
| Abstract Factory | Abstract Factory | Structural | zh-TW |
|
別稱
- Kit (套件)
抽象工廠設計模式的意圖
Java 中的抽象工廠模式 (Abstract Factory pattern) 提供一個介面，用於創建一系列相關或相依的物件家族，而無需指定其具體類別，從而增強了軟體設計的模組化與靈活性。
抽象工廠模式的詳細解釋與真實世界範例
真實世界範例
想像一家傢俱公司，它使用 Java 中的抽象工廠模式來生產多種風格的傢俱：現代風、維多利亞風和鄉村風。每種風格都包含椅子、桌子和沙發等產品。為了確保每種風格內部的一致性，該公司使用了抽象工廠模式。
在這個情境中，抽象工廠是一個用於創建相關傢俱物件家族（椅子、桌子、沙發）的介面。每個具體工廠（ModernFurnitureFactory、VictorianFurnitureFactory、RusticFurnitureFactory）都實作了這個抽象工廠介面，並創建一組符合特定風格的產品。如此一來，客戶端就可以創建一整套現代或維多利亞風格的傢俱，而無需擔心其實例化的細節。這不僅保持了風格的一致性，也讓更換不同風格的傢俱變得輕而易舉。
簡單來說
工廠中的工廠；一個將個別但相關/相依的工廠群組在一起，而無需指定其具體類別的工廠。
維基百科說
抽象工廠模式提供了一種方法，可以封裝一組具有共通主題的獨立工廠，而無需指定它們的具體類別。
類別圖
Java 中的抽象工廠程式碼範例
為了使用抽象工廠模式來創建一個王國，我們需要具有共通主題的物件。精靈王國需要精靈國王、精靈城堡和精靈軍隊；而獸人王國則需要獸人國王、獸人城堡和獸人軍隊。王國中的這些物件之間存在著相依性。
將上述的王國範例轉換為程式碼。首先，我們為王國中的物件定義一些介面和實作。
public interface Castle {
String getDescription();
}
public interface King {
String getDescription();
}
public interface Army {
String getDescription();
}
// Elven implementations ->
public class ElfCastle implements Castle {
static final String DESCRIPTION = "This is the elven castle!";
@Override
public String getDescription() {
return DESCRIPTION;
}
}
public class ElfKing implements King {
static final String DESCRIPTION = "This is the elven king!";
@Override
public String getDescription() {
return DESCRIPTION;
}
}
public class ElfArmy implements Army {
static final String DESCRIPTION = "This is the elven Army!";
@Override
public String getDescription() {
return DESCRIPTION;
}
}
// Orcish implementations similarly -> ...
接著，我們為王國工廠定義抽象和實作。
public interface KingdomFactory {
Castle createCastle();
King createKing();
Army createArmy();
}
public class ElfKingdomFactory implements KingdomFactory {
@Override
public Castle createCastle() {
return new ElfCastle();
}
@Override
public King createKing() {
return new ElfKing();
}
@Override
public Army createArmy() {
return new ElfArmy();
}
}
// 獸人 (Orcish) 的實作也類似 -> ...
現在，我們可以為我們不同的王國工廠設計一個工廠。在這個範例中，我們創建了 FactoryMaker，它負責返回 ElfKingdomFactory 或 OOrcKingdomFactory 的實例。客戶端可以使用 FactoryMaker 來創建所需的具體工廠，而該工廠又會生產出不同的具體物件（繼承自 Army, King, Castle）。在這個範例中，我們還使用了一個 enum 來參數化客戶端將請求哪種類型的王國工廠。
public static class FactoryMaker {
public enum KingdomType {
ELF, ORC
}
public static KingdomFactory makeFactory(KingdomType type) {
return switch (type) {
case ELF -> new ElfKingdomFactory();
case ORC -> new OrcKingdomFactory();
};
}
}
這是我們範例應用程式的主函式：
LOGGER.info("elf kingdom");
createKingdom(Kingdom.FactoryMaker.KingdomType.ELF);
LOGGER.info(kingdom.getArmy().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getCastle().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getKing().getDescription());
LOGGER.info("orc kingdom");
createKingdom(Kingdom.FactoryMaker.KingdomType.ORC);
LOGGER.info(kingdom.getArmy().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getCastle().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getKing().getDescription());
程式輸出:
07:35:46.340 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- elf kingdom
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the elven army!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the elven castle!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the elven king!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- orc kingdom
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the orc army!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the orc castle!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the orc king!
在 Java 中何時使用抽象工廠模式
在 Java 中，當您遇到以下情況時，請使用抽象工廠模式：:
-
系統應與其產品的創建、組合和表示方式無關。
-
您需要用多個產品家族中的其中一個來配置系統。
-
必須同時使用一系列相關的產品物件，以強制保持一致性。
-
您希望提供一個產品的類別庫，只暴露它們的介面，而不是它們的實作。
-
相依物件的生命週期比消費者的生命週期短。
-
相依物件需要使用執行時期的值或參數來建構。
-
您需要在執行時期從一個家族中選擇要使用的產品。
-
新增新產品或家族時，不應要求修改現有程式碼。
Java 抽象工廠模式教學
抽象工廠模式的優點與權衡
優點：
-
靈活性：無需修改程式碼即可輕鬆切換產品家族。
-
解耦：客戶端程式碼只與抽象介面互動，提升了可移植性和可維護性。
-
可重用性：抽象工廠和產品有助於跨專案的元件重用。
-
可維護性：對個別產品家族的變更是局部的，簡化了更新過程。
權衡：
-
複雜性：定義抽象介面和具體工廠會增加初期的開發開銷。
-
間接性：客戶端程式碼透過工廠間接與產品互動，可能會降低透明度。
Java 中抽象工廠模式的實際應用
-
Java Swing 的
LookAndFeel類別，用於提供不同的外觀與感覺選項。 -
Java Abstract Window Toolkit (AWT) 中的各種實作，用於創建不同的 GUI 元件。
相關的 Java 設計模式
- Factory Method: 抽象工廠使用工廠方法來創建產品。
- Singleton: 抽象工廠類別通常被實作為單例
- Factory Kit: 與抽象工廠類似，但更專注於以靈活的方式配置和管理一組相關物件。