03-肯德基点餐：抽象工厂模式
3.1模式关联的故事背景
去肯德基点餐（一个麻辣鸡腿汉堡、四个奥尔良烤鸡翅、一包薯条、两杯可乐）
3.2模式定义
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）提供了一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，而不需要指定具体的实现类。
抽象工厂模式允许客户使用抽象接口来创建一组相关的产品，客户类和工厂类分开，客户需要任何产品的时候，只需要向工厂请求即可，客户无须修改就可以获得新产品。这样一来，客户就从具体产品中解耦。
3.3故事中的模式分析
3.3.1故事中的角色
肯德基店---生产食物的工厂
食物（汉堡、鸡翅、薯条、可乐）---工厂生产的产品
客户---食物购买者
以上三种角色的关系如图3-2所示：
3.3.2抽象化分析
还记得“开-闭”原则和“依赖倒置”原则吗？这是我们进行软件程序设计的指导原则。我们要让程序对扩展开放，对修改关闭，如何能做到呢？——抽象！我们要对系统模型进行最大化的抽象，才能达到“开-闭”原则的要求，又如何才能做到最大抽象呢？“依赖倒置”原则为我们指明了一条方向，从具体的类型来进行抽象。
来看下故事中出现的对象：肯德基店就是一个具体的工厂，这时，我们需要抽象一个工厂，在抽象工厂中指明了生产各种抽象食物的方法，如生产汉堡、鸡翅等，肯德基店就需要实现这个抽象工厂，生产具体的食品，如生产麻辣鸡腿汉堡、生产奥尔良鸡翅等。前面提到了“抽象食物”，我们还需要对每个具体的食物添加抽象父类，如汉堡就是抽象父类，麻辣鸡腿汉堡就是汉堡的一个子类，依次类推。这时，我们会发现，每一种食物又都存在着一些共同的属性，如风味、单价、数量等，因此，我们继续进行抽象，所有的抽象食物都继承一个抽象父类。客户如何订购肯德基生产的食物呢？这与上一章的工厂方法模式有所不同，这里我们使用组合的方式，将抽象工厂作为客户类中的一个实例变量，客户需要任何产品的时候，只需要向工厂请求即可，这就是抽象工厂模式的应用方式。客户类和工厂类分开，客户无须修改就可以获得新产品。
通过以上分析，对图3-2进行抽象化改进，如图3-3（a）所示。
看似改动很小，但是意义深远。我们在客户类中使用的都是抽象类和接口，这样即使生产再多的食物都不用担心了。
3.3.3抽象工厂模式的静态建模
现在客户——肯德基——食物三者之间的关系已经理顺了，静态类图如3-3（b）所示。
图中所表达的内容是客户需要食物只要向抽象工厂请求即可，由具体生产具体产品给客户。
3.4故事抽象工厂模式的实现
3.4.1抽象食物的建立
1）抽象食物——AbstractBaseFood
package com.demo.factory.model; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 食物基类 */ public abstract class AbstractBaseFood { //类别 protected String kind; //数量 protected int num; //价格 protected float price; //合计 public float totalPrice(){ return this.num * this.price; } }
2）食物接口——IFood
新建IFood接口，该接口存在一个printMessage方法，子类实现该方法打印输出食物的相关信息。
package com.demo.factory.model; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 抽象食物接口 */ public interface IFood { /** * 打印输出食物信息 */ void printMessage(); }
3.4.2建立不同食物的抽象基类
每种食物的抽象类都继承AbstractBaseFood基类，实现IFood接口。每种食物的抽象基类很简单，就是实现IFood的printMessage方法。
1）汉堡基类——Hamburg
package com.demo.factory.model; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 汉堡基类 */ public abstract class Hamburg extends AbstractBaseFood implements IFood{ public void printMessage(){ System.out.println("--"+this.kind+"风味汉堡，\t单价："+this.price+ ",\t数量："+this.num+"，\t合计："+this.totalPrice()); } }
2）鸡翅基类——ChickenWings
package com.demo.factory.model; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 鸡翅基类 */ public abstract class ChickenWings extends AbstractBaseFood implements IFood{ public void printMessage(){ System.out.println("--"+this.kind+"风味鸡翅，\t单价："+this.price+ ",\t数量："+this.num+"，\t合计："+this.totalPrice()); } }
3）薯条基类——FrenchFries
package com.demo.factory.model; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 薯条基类 */ public abstract class FrenchFries extends AbstractBaseFood implements IFood{ public void printMessage(){ System.out.println("--"+this.kind+"风味薯条，\t单价："+this.price+ ",\t数量："+this.num+"，\t合计："+this.totalPrice()); } }
4）饮料基类——Beverage
package com.demo.factory.model; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 饮料基类 */ public abstract class Beverage extends AbstractBaseFood implements IFood{ public void printMessage(){ System.out.println("--"+this.kind+"饮料，\t单价："+this.price+ ",\t数量："+this.num+"，\t合计："+this.totalPrice()); } }
3.4.3创建具体的食物
每个具体食物实现类也很简单，采用由一个数量作为参数的构造方法，类别和单价在每种食物中都已经指明。
1）麻辣鸡腿汉堡——ChinaHamburg
麻辣鸡腿汉堡实现类ChinaHamburg，继承汉堡基类Hamburg。
package com.demo.factory.model.kfc; import com.demo.factory.model.Hamburg; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 中国风味的麻辣鸡腿汉堡 */ public class ChinaHamburg extends Hamburg{ /** * 构造方法 * @param num */ public ChinaHamburg(int num) { this.kind = "麻辣"; this.price = 14.0f; this.num = num; } }
2）奥尔良烤鸡翅——ChinaChickenWings
package com.demo.factory.model.kfc; import com.demo.factory.model.ChickenWings; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 鸡翅实现类 */ public class ChinaChickenWings extends ChickenWings{ /** * 构造方法 * @param num */ public ChinaChickenWings(int num) { this.kind = "奥尔良"; this.price = 2.5f; this.num = num; } }
3）薯条——ChinaFrenchFries
package com.demo.factory.model.kfc; import com.demo.factory.model.FrenchFries; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 薯条实现类 */ public class ChinaFrenchFries extends FrenchFries{ public ChinaFrenchFries(int num) { this.kind = "普通"; this.price = 8.0f; this.num = num; } }
4）可乐——ChinaBeverage
package com.demo.factory.model.kfc; import com.demo.factory.model.Beverage; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 薯条实现类 */ public class ChinaBeverage extends Beverage{ public ChinaBeverage(int num) { this.kind = "可乐"; this.price = 7.0f; this.num = num; } }
3.4.4建立工厂
1）创建抽象肯德基工厂——IKfcFactory生产抽象食物
产品已经有了，下面建立生产产品的抽象工厂。
package com.demo.factory.itf; import com.demo.factory.model.Beverage; import com.demo.factory.model.ChickenWings; import com.demo.factory.model.FrenchFries; import com.demo.factory.model.Hamburg; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 肯德基抽象工厂 */ public interface IKfcFactory { //生产汉堡 public Hamburg createHamburg(int num); //生产薯条 public FrenchFries createFrenchFries(int num); //生产鸡翅 public ChickenWings createChickenWings(int num); //生产饮料 public Beverage createBeverage(int num); }
注意：抽象工厂中创建各种食物，都是抽象食物。
2）创建具体肯德基工厂——ChinaKfcFactory生产具体食物
package com.demo.factory.itf; import com.demo.factory.model.Beverage; import com.demo.factory.model.ChickenWings; import com.demo.factory.model.FrenchFries; import com.demo.factory.model.Hamburg; import com.demo.factory.model.kfc.ChinaBeverage; import com.demo.factory.model.kfc.ChinaChickenWings; import com.demo.factory.model.kfc.ChinaFrenchFries; import com.demo.factory.model.kfc.ChinaHamburg; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 具体工厂 */ public class ChinaKfcFactory implements IKfcFactory{ //生产汉堡 public Hamburg createHamburg(int num) { return new ChinaHamburg(num); } //生产薯条 public FrenchFries createFrenchFries(int num) { return new ChinaFrenchFries(num); } //生产鸡翅 public ChickenWings createChickenWings(int num) { return new ChinaChickenWings(num); } //生产饮料 public Beverage createBeverage(int num) { return new ChinaBeverage(num); } }
3.4.5创建客户类
客户类中含有一个抽象工厂IKfcFactory类型的实例变量kfcFactory，客户类Customer通过构造方法将肯德基店实例传入，客户需要食物时，就向肯德基店（工厂）请求，客户不生产食物（不使用new生成对象）。
package com.demo.factory.custom; import com.demo.factory.itf.IKfcFactory; import com.demo.factory.model.Beverage; import com.demo.factory.model.ChickenWings; import com.demo.factory.model.FrenchFries; import com.demo.factory.model.Hamburg; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * 客户类 */ public class Customer { //抽象工厂 private IKfcFactory kfcFactory; //构造方法将抽象工厂作为参数传入 public Customer(IKfcFactory kfcFactory){ this.kfcFactory = kfcFactory; } /** * 订购食物 */ //订购麻辣鸡腿汉堡 public float orderHamburg(int num){ //获得麻辣鸡腿汉堡 Hamburg hamburg = kfcFactory.createHamburg(num); //输出订购信息 hamburg.printMessage(); //返回总价 return hamburg.totalPrice(); } //订购奥尔良烤鸡翅 public float orderChickenWings(int num){ //获得奥尔良烤鸡翅 ChickenWings chickenWings = kfcFactory.createChickenWings(num); //输出订购信息 chickenWings.printMessage(); //返回总价 return chickenWings.totalPrice(); } //订购薯条 public float orderFrenchFries(int num){ //获得薯条 FrenchFries frenchFries = kfcFactory.createFrenchFries(num); //输出订购信息 frenchFries.printMessage(); //返回总价 return frenchFries.totalPrice(); } //订购可乐 public float orderBeverage(int num){ //获得可乐 Beverage beverage = kfcFactory.createBeverage(num); //输出订购信息 beverage.printMessage(); //返回总价 return beverage.totalPrice(); } }
3.4.6客户到店点餐
import com.demo.factory.custom.Customer; import com.demo.factory.itf.ChinaKfcFactory; import com.demo.factory.itf.IKfcFactory; /** * Created by lsq on 2018/3/13. * */ public class MainApp { public static void main(String[] args) { /** * 定义一个肯德基（IKfcFactory类型） */ IKfcFactory kfcFactory = new ChinaKfcFactory(); /** * 创建客户 */ Customer customer = new Customer(kfcFactory); /** * 客户开始点餐 */ //一个麻辣鸡腿汉堡 float hamburgMoney = customer.orderHamburg(1); //四个奥尔良烤鸡翅 float chickenWingsMoney = customer.orderChickenWings(4); //一包薯条 float frenchFriesMoney = customer.orderFrenchFries(1); //两杯可乐 float beverageMoney = customer.orderBeverage(2); System.out.println("总计："+(hamburgMoney+chickenWingsMoney+frenchFriesMoney+beverageMoney)); } }
运行结果：
3.6使用场合
1）创建产品家族，相关产品集合在一起使用的时候；
2）想要提供一个产品类库，并只想显示其接口而不是实现时；
3）通过组合的方式使用工厂时。
抽象工厂模式提供了一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，而不需要指定具体实现类。抽象工厂模式是指当有多个抽象角色时使用的一种工厂模式。抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口，使用客户端在不必指定具体产品的情况下，创建多个产品族中的产品对象。当有多个抽象产品角色时，工厂方法模式已经不能满足要求。
在抽象工厂模式中，定义了一个抽象接口，如本例中的IKfcFactory，之后具体工厂又通过实现抽象工厂的各种接口方法创建实例对象，如本例中的ChinaKfcFactory，这不正是之前讲的工厂方法模式吗？的确，在抽象工厂模式中使用了工厂方法模式的实现方式。
3.7抽象工厂模式和工厂方法模式的区别
1）工厂方法模式通过继承的方式实现应用程序的解耦，而抽象工厂模式则通过对象组合的方式实现应用程序的解耦；
2）工厂方法模式用来创建一个抽象产品，具体工厂实现工厂方法来创建具体产品，而抽象工厂模式用来创建一个产品家族的抽象类型。
