设计模式：Abstract Factory模式

程序员文章站 2024-02-17 17:40:52

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Abstract Factory模式——将关联的零件组装成产品

关于工厂模式，参见链接（设计模式：Factory Method模式）在Abstract Factory模式中，不仅有“抽象工厂”，还有“抽象零件”和“抽象产品”。抽象工厂的工作是将“抽象零件”组装成“抽象产品”。

我们并不关心零件的具体实现，而是只关心接口（API）。我们仅使用该接口（API）将零件组装成为产品。

下面的示例程序的功能是将带有层次关系的链接的集合制作成HTML文件。

在示例程序中，类被划分为以下3个包。

类的一览表

包	名字	说明
factory	Factory	表示抽象工厂的类（制作Link，Tray，Page）
factory	Item	方便统一处理Link和Tray的类
factory	Link	抽象零件：表示HTML的链接的类
factory	Tray	抽象零件：表示含有Link和Tray的类
factory	Page	抽象零件：表示HTML页面的类
default	Main	测试程序行为的类
listfactory	ListFactory	表示具体工厂的类（制作ListLink，ListTray，ListPage）
listfactory	ListLink	具体零件：表示HTML的链接的类
listfactory	ListTray	具体零件：表示含有Link和Tray的类
listfactory	ListPage	具体零件：表示HTML页面的类
tablefactory	TableFactory	表示具体工厂的类（制作ListLink，ListTray，ListPage）
tablefactory	TableLink	具体零件：表示HTML的链接的类
tablefactory	TableTray	具体零件：表示含有Link和Tray的类
tablefactory	TablePage	具体零件：表示HTML页面的类

每个包中的类依次如下。

factory.Item类

package factory;

public abstract class Item {
    protected String caption;

    public Item(String caption) {
        this.caption = caption;
    }

    public abstract String makeHTML();
}

factory.Link类

package factory;

public abstract class Link extends Item {
    protected String url;

    public Link(String caption, String url) {
        super(caption);
        this.url = url;
    }
}

factory.Tray类

package factory;

import java.util.ArrayList;

public abstract class Tray extends Item {
    protected ArrayList tray = new ArrayList();

    public Tray(String caption) {
        super(caption);
    }

    public void add(Item item) {
        tray.add(item);
    }
}

factory.Page类

package factory;

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;
import java.util.ArrayList;

public abstract class Page {
    protected String title;
    protected String author;
    protected ArrayList content = new ArrayList();

    public Page(String title, String author) {
        this.title = title;
        this.author = author;
    }

    public void add(Item item) {
        content.add(item);
    }

    public void output() {
        try {
            String filename = title + ".html";
            Writer writer = new FileWriter(filename);
            writer.write(this.makeHTML());
            writer.close();
            System.out.println(filename + " has wrote.");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public abstract String makeHTML();
}

factory.Factory类

package factory;

public abstract class Factory {
    public static Factory getFactory(String classname) {
        Factory factory = null;
        try {
            factory = (Factory) Class.forName(classname).newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.err.println("have not found " + classname + " class.");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return factory;
    }

    public abstract Link createLink(String caption, String url);

    public abstract Tray createTray(String caption);

    public abstract Page createPage(String title, String author);
}

Main类

import factory.Factory;
import factory.Link;
import factory.Page;
import factory.Tray;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length != 1) {
            System.out.println("Usage: java Main class.name.of.ConcreteFactory");
            System.out.println("Example 1: java Main listfactory.ListFactory");
            System.out.println("Example 2: java Main tablefactory.TableFactory");
            System.exit(0);
        }

        Factory factory = Factory.getFactory(args[0]);

        Link people = factory.createLink("人民日报",
                "http://www.people.com.cn/");
        Link gmw = factory.createLink("光明日报",
                "http://www.gmw.cn/");

        Link us_yahoo = factory.createLink("Yahoo!",
                "http://www.yahoo.com/");
        Link jp_yahoo = factory.createLink("Yahoo!Japan",
                "http://www.yahoo.co.jp/");

        Link excite = factory.createLink("Excite",
                "http://www.excite.com/");
        Link google = factory.createLink("Google",
                "http://www.google.com/");

        Tray traynews = factory.createTray("日报");
        traynews.add(people);
        traynews.add(gmw);

        Tray trayyahoo = factory.createTray("Yahoo!");
        trayyahoo.add(us_yahoo);
        trayyahoo.add(jp_yahoo);

        Tray traysearch = factory.createTray("搜索引擎");
        traysearch.add(trayyahoo);
        traysearch.add(excite);
        traysearch.add(google);

        Page page = factory.createPage("LinkPage", "F.Mortal");
        page.add(traynews);
        page.add(traysearch);
        page.output();
    }
}

listfactory.ListFactory类

package listfactory;

import factory.Factory;
import factory.Link;
import factory.Page;
import factory.Tray;

public class ListFactory extends Factory {

    @Override
    public Link createLink(String caption, String url) {
        return new ListLink(caption, url);
    }

    @Override
    public Tray createTray(String caption) {
        return new ListTray(caption);
    }

    @Override
    public Page createPage(String title, String author) {
        return new ListPage(title, author);
    }
}

listfactory.ListLink类

package listfactory;

import factory.Link;

public class ListLink extends Link {
    public ListLink(String caption, String url) {
        super(caption, url);
    }

    @Override
    public String makeHTML() {
        return "  <li><a href=\"" + url + "\">" + caption + "</a></li>\n";
    }
}

listfactory.ListTray类

package listfactory;

import factory.Item;
import factory.Tray;

import java.util.Iterator;

public class ListTray extends Tray {
    public ListTray(String caption) {
        super(caption);
    }

    @Override
    public String makeHTML() {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<li>\n");
        buffer.append(caption + "\n");
        buffer.append("<ul>\n");
        Iterator it = tray.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Item item = (Item) it.next();
            buffer.append(item.makeHTML());
        }
        buffer.append("</ul>\n");
        buffer.append("</li>\n");
        return buffer.toString();
    }
}

listfactory.ListPage类

package listfactory;

import factory.Item;
import factory.Page;

import java.util.Iterator;

public class ListPage extends Page {
    public ListPage(String title, String author) {
        super(title, author);
    }

    @Override
    public String makeHTML() {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<html><head><title>" + title + "</title></head>\n");
        buffer.append("<body>\n");
        buffer.append("<h1>" + title + "</h1>\n");
        buffer.append("<ul>\n");
        Iterator it = content.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Item item = (Item) it.next();
            buffer.append(item.makeHTML());
        }
        buffer.append("</ul>\n");
        buffer.append("<hr><address>" + author + "</address>");
        buffer.append("</body></html>\n");
        return buffer.toString();
    }
}

tablefactory.TableFactory类

package tablefactory;

import factory.Factory;
import factory.Link;
import factory.Page;
import factory.Tray;

public class TableFactory extends Factory {
    @Override
    public Link createLink(String caption, String url) {
        return new TableLink(caption, url);
    }

    @Override
    public Tray createTray(String caption) {
        return new TableTray(caption);
    }

    @Override
    public Page createPage(String title, String author) {
        return new TablePage(title, author);
    }
}

tablefactory.TableLink类

package tablefactory;

import factory.Link;

public class TableLink extends Link {
    public TableLink(String caption, String url) {
        super(caption, url);
    }
    @Override
    public String makeHTML() {
        return "<td><a href=\"" + url + "\">" + caption + "</a></td>\n";
    }
}

tablefactory.TableTray类

package tablefactory;

import factory.Item;
import factory.Tray;

import java.util.Iterator;

public class TableTray extends Tray {
    public TableTray(String caption) {
        super(caption);
    }

    @Override
    public String makeHTML() {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<td>");
        buffer.append("<table width=\"100%\" border=\"1\"><tr>");
        buffer.append("<td bgcolor=\"#cccccc\" align=\"center\" colspan=\"" +
                tray.size() + "\"><b>" + caption + "</b></td>");
        buffer.append("</tr>\n");
        buffer.append("<tr>\n");
        Iterator it = tray.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Item item = (Item) it.next();
            buffer.append(item.makeHTML());
        }
        buffer.append("</tr></table>");
        buffer.append("</td>");
        return buffer.toString();
    }
}

tablefactory.TablePage类

package tablefactory;

import factory.Item;
import factory.Page;

import java.util.Iterator;

public class TablePage extends Page {
    public TablePage(String title, String author) {
        super(title, author);
    }

    @Override
    public String makeHTML() {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<html><head><title>" + title + "</title></head>\n");
        buffer.append("<body>\n");
        buffer.append("<h1>" + title + "</h1>\n");
        buffer.append("<table width=\"80%\" border=\"3\">\n");
        Iterator it = content.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Item item = (Item)it.next();
            buffer.append("<tr>" + item.makeHTML() + "</tr>");
        }
        buffer.append("</table>\n");
        buffer.append("<hr><address>" + author + "</address>");
        buffer.append("</body></html>\n");
        return buffer.toString();
    }
}

在程序运行的时候需要传入参数“listfactory.ListFactory”或“tablefactory.TableFactory”来决定使用List还是Table来生成HTML文档

示例输出如下：

使用listfactory.ListFactory

设计模式：Abstract Factory模式

<html><head><title>LinkPage</title></head>
<body>
<h1>LinkPage</h1>
<ul>
<li>
日报
<ul>
  <li><a href="http://www.people.com.cn/">人民日报</a></li>
  <li><a href="http://www.gmw.cn/">光明日报</a></li>
</ul>
</li>
<li>
搜索引擎
<ul>
<li>
Yahoo!
<ul>
  <li><a href="http://www.yahoo.com/">Yahoo!</a></li>
  <li><a href="http://www.yahoo.co.jp/">Yahoo!Japan</a></li>
</ul>
</li>
  <li><a href="http://www.excite.com/">Excite</a></li>
  <li><a href="http://www.google.com/">Google</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
<hr><address>F.Mortal</address></body></html>

使用tablefactory.TableFactory

设计模式：Abstract Factory模式

<html><head><title>LinkPage</title></head>
<body>
<h1>LinkPage</h1>
<table width="80%" border="3">
<tr><td><table width="100%" border="1"><tr><td bgcolor="#cccccc" align="center" colspan="2"><b>日报</b></td></tr>
<tr>
<td><a href="http://www.people.com.cn/">人民日报</a></td>
<td><a href="http://www.gmw.cn/">光明日报</a></td>
</tr></table></td></tr><tr><td><table width="100%" border="1"><tr><td bgcolor="#cccccc" align="center" colspan="3"><b>搜索引擎</b></td></tr>
<tr>
<td><table width="100%" border="1"><tr><td bgcolor="#cccccc" align="center" colspan="2"><b>Yahoo!</b></td></tr>
<tr>
<td><a href="http://www.yahoo.com/">Yahoo!</a></td>
<td><a href="http://www.yahoo.co.jp/">Yahoo!Japan</a></td>
</tr></table></td><td><a href="http://www.excite.com/">Excite</a></td>
<td><a href="http://www.google.com/">Google</a></td>
</tr></table></td></tr></table>
<hr><address>F.Mortal</address></body></html>

Abstract Factory模式中的角色

AbstractProduct（抽象产品）

AbstractProduct角色负责定义AbstractFactory角色所生成的抽象零件和产品的接口（API）。在示例程序中，由Item类，Link类，Tray类和Page类扮演此角色。

AbstractFactory（抽象工厂）

AbstractFactory角色负责定义用于生成抽象产品的接口（API）。在示例程序中，由Factory类扮演此角色。

Client（委托者）

Client角色仅会调用AbstractFac角色和AbstractProduct角色的接口（API）来进行工作。对于具体的零件，产品和工厂一无所知。在示例程序中，由Main类扮演此角色。

ConcreteProduct（具体产品）

ConcreteProduct角色负责实现AbstractProduct角色的接口（API）。在示例程序中，以下类扮演此角色：

listfactory包：ListLink类，ListTray类和ListPage类。

tablefactory包：TableLink类，TableTray类和TablePage类。

ConcreteFactory（具体工厂）

ConcreteFactory角色负责实现AbstractFactory角色的接口（API）。在示例程序中，由ListFactory类和TableFactory类扮演此角色。

Abstract Factory模式的思路

易于增加具体的工厂

假设要在示例程序中增加新的具体工厂，那么只需要编写Factory，Link，Tray和Page这4个类的子类，并实现它们定义的抽象方法。这样，无论要增加多少个具体工厂（或是要修改具体工厂的Bug），都无需修改抽象工厂和Main部分。

难以增加新的零件

而如果要在示例程序中增加新的零件，很多类都需要修改。例如，新增Picture零件，那么我们必须做以下修改：

在所有的Factory类中加入createPicture方法
在所有的具体实现中编写Picture类的具体实现。

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设计模式：Abstract Factory模式

Abstract Factory模式——将关联的零件组装成产品

Abstract Factory模式中的角色

Abstract Factory模式的思路