抽象工厂模式详解与示例

意图

提供一个接口，用于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。抽象工厂是《设计模式》（四人组，GoF）一书中五种创建型模式之一，书中也称其为 Kit（工具包）。

它要解决的问题

设想一个报表应用，可以向两种目标输出：网页和纯文本终端。每种目标都需要自己版本的几个组件：标题、表格和警告框。网页版的标题不能与终端版的表格混用，否则输出就会出错。

如果报表代码直接调用 new HtmlHeading() 和 new TextTable()，它就绑定在具体类上，目标的选择散落在许多行代码里，也没有任何机制阻止有人把不同产品族混在一起。抽象工厂把一个产品族的所有创建操作放在一个对象后面，于是选择只需在一个地方做出。

结构与参与者

TypeScript 实现

interface Heading { render(text: string): string; }
interface Alert { render(text: string): string; }

interface UiFactory {
  createHeading(): Heading;
  createAlert(): Alert;
}

class HtmlFactory implements UiFactory {
  createHeading(): Heading { return { render: (t) => `<h1>${t}</h1>` }; }
  createAlert(): Alert { return { render: (t) => `<div class="alert">${t}</div>` }; }
}

class TextFactory implements UiFactory {
  createHeading(): Heading { return { render: (t) => `${t}\n${"=".repeat(t.length)}` }; }
  createAlert(): Alert { return { render: (t) => `[!] ${t}` }; }
}

// The client knows only the interfaces.
function renderReport(ui: UiFactory): string {
  const heading = ui.createHeading();
  const alert = ui.createAlert();
  return [heading.render("Sales"), alert.render("2 orders failed")].join("\n");
}

const target: string = "text"; // e.g. from a command-line flag
const factory: UiFactory = target === "html" ? new HtmlFactory() : new TextFactory();
console.log(renderReport(factory));
// Sales
// =====
// [!] 2 orders failed

唯一出现具体类名的地方，是选择工厂的那一行。renderReport 可以配合任何产品族工作，而且不会不小心混用 HTML 和文本的部件，因为它的所有产品都来自同一个工厂。

在真实程序中，产品通常是带有更多方法的类。这里用对象字面量是为了让示例简短，结构是一样的。

何时使用，何时不用

以下情况适合使用抽象工厂：

• 系统必须支持多个相关产品族，并且不同产品族的产品不能混用（UI 主题、操作系统控件、连接对象和命令对象需要配套的数据库驱动）。
• 你想在配置阶段一次性选定产品族，并让其余代码与它无关。
• 你希望测试时通过一个工厂注入一整套假对象。

以下情况应避免使用：

• 只有一个产品族。直接 new，或者一个工厂函数，就更简单。
• 产品类型经常变化。新增一种产品，例如 createTable()，就必须修改工厂接口和每一个具体工厂。这是 GoF 一书列出的主要缺点。

抽象工厂与工厂方法对比

两者经常结合使用：具体工厂的每个创建方法本身就是一个工厂方法。

实际应用

• Java XML API：DocumentBuilderFactory 和 TransformerFactory 是抽象类。newInstance() 会找到一个具体实现，使用它的代码只依赖抽象类型。
• Java 的 JDBC API 的工作方式与此类似：数据库驱动提供配套的 Connection、Statement 和 ResultSet 实现，应用代码只使用这些接口。
• GoF 一书自己的例子是一个支持多种外观风格标准的用户界面工具包，每种标准对应一个工厂，创建与之匹配的滚动条、窗口和按钮。

相关模式

• 工厂方法：具体工厂常常把它的创建方法实现为工厂方法。
• 原型：可以用原型对象来配置工厂，并通过复制它们来创建产品，这样就不必为每个产品族写一个工厂子类。
• 单例：应用通常只需要每个具体工厂的一个实例。
• 建造者：同样隐藏构造过程，但它是一步步构建一个复杂对象，而抽象工厂则立即返回成品。
• 桥接：抽象工厂可以创建并配置桥接的实现一侧。