设计模式之抽象工厂模式（学习笔记）

定义

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供一个接口，用于创建一系列相关或依赖的对象，而无需指定它们的具体类。抽象工厂模式将对象的创建过程抽象化，允许子类通过实现具体工厂类来定制对象的创建。为什么使用抽象工厂模式

• 产品族的一致性
  
  
  
  • 抽象工厂模式确保同一产品族中的对象之间的一致性。
    
  
  
• 部分遵循开闭原则
  
  
  
  • 可以通过添加新的具体工厂类来扩展新的产品族，而不需要修改现有代码，符合开闭原则。
    
  • 增加新的产品类型时，需要修改抽象工厂接口及其所有具体实现，不完全符合开闭原则。
    
  
  
• 隐藏对象创建细节
  
  
  
  • 抽象工厂模式将具体产品的创建过程隐藏起来，客户端只需要使用工厂提供的接口来获取对象。
    
  
  

实现步骤

• 定义抽象产品类
  
  
  
  • 定义所有具体产品类的共同接口，客户端将通过这个接口来使用具体产品。
    
  
  
• 实现具体产品类
  
  
  
  • 实现产品接口的具体产品类，这些类包含了产品的实际业务逻辑。
    
  
  
• 定义抽象工厂类
  
  
  
  • 定义一个抽象工厂类，包含用于创建一系列相关或依赖对象的抽象方法，子类将实现这些方法来创建具体产品对象。
    
  
  
• 实现具体工厂类
  
  
  
  • 继承抽象工厂类并实现其抽象方法，具体工厂类负责创建具体产品对象。
    
  
  

优缺点和适用场景

优点

• 产品族的一致性
  
  
  
  • 确保同一产品族中的对象之间的一致性。
    
  
  
• 部分符合开闭原则
  
  
  
  • 可以通过添加新的具体工厂类来扩展新的产品族，符合开闭原则。
    
  
  
• 隐藏对象创建细节
  
  
  
  • 客户端无需知道具体产品的创建过程，只需要通过工厂接口获取对象。
    
  
  

缺点

• 增加系统复杂性
  
  
  
  • 引入了更多的类，增加了系统的复杂性。
    
  
  
• 不完全符合开闭原则
  
  
  
  • 增加新的产品类型时，需要修改抽象工厂接口及其所有具体实现，不完全符合开闭原则。
    
  
  

适用场景

• 系统需要创建一系列相关或依赖的对象
  
  
  
  • 当系统需要创建一系列相关或依赖的对象，并且确保这些对象之间的一致性时，适合使用抽象工厂模式。
    
  
  
• 产品族扩展
  
  
  
  • 当系统需要通过增加新的产品族来扩展功能，而不需要修改现有代码时，适合使用抽象工厂模式。
    
  
  

简单工厂模式、工厂方法模式与抽象工厂模式的比较

特性	简单工厂模式	工厂方法模式	抽象工厂模式
创建对象的职责	单一工厂类负责所有产品创建	子类决定创建具体对象	子类决定创建一系列相关对象
遵循开闭原则	不符合，增加新产品需修改工厂类	符合，增加新产品无需修改工厂类	部分符合，增加产品族符合
系统复杂性	较低	中等	较高
产品族一致性支持	不支持	不支持	支持

咖啡店的例子

我们可以使用抽象工厂模式来实现一个咖啡店系统，该系统可以创建不同种类的咖啡及其配套的杯子和勺子。[code]#include #include #include // 抽象产品类：咖啡class Coffee {public:    virtual ~Coffee() {}    virtual std::string getDescription() const = 0;    virtual double cost() const = 0;};// 具体产品类：美式咖啡class Americano : public Coffee {public:    std::string getDescription() const override {        return "Americano";    }    double cost() const override {        return 5.0;    }};// 抽象产品类：咖啡杯class CoffeeCup {public:    virtual ~CoffeeCup() {}    virtual std::string getDescription() const = 0;};// 具体产品类：美式咖啡杯class AmericanoCup : public CoffeeCup {public:    std::string getDescription() const override {        return "Americano Cup";    }};// 抽象产品类：咖啡勺class CoffeeSpoon {public:    virtual ~CoffeeSpoon() {}    virtual std::string getDescription() const = 0;};// 具体产品类：美式咖啡勺class AmericanoSpoon : public CoffeeSpoon {public:    std::string getDescription() const override {        return "Americano Spoon";    }};// 抽象工厂类class CoffeeFactory {public:    virtual ~CoffeeFactory() {}    virtual std::shared_ptr createCoffee() const = 0;    virtual std::shared_ptr createCoffeeCup() const = 0;    virtual std::shared_ptr createCoffeeSpoon() const = 0;};// 具体工厂类：美式咖啡工厂class AmericanoFactory : public CoffeeFactory {public:    std::shared_ptr createCoffee() const override {        return std::make_shared();    }    std::shared_ptr createCoffeeCup() const override {        return std::make_shared();    }    std::shared_ptr createCoffeeSpoon() const override {        return std::make_shared();    }};int main() {    // 创建美式咖啡及其配套杯子和勺子    std::shared_ptr americanoFactory = std::make_shared();    std::shared_ptr americano = americanoFactory->createCoffee();    std::shared_ptr americanoCup = americanoFactory->createCoffeeCup();    std::shared_ptr americanoSpoon = americanoFactory->createCoffeeSpoon();    std::cout