抽象工厂模式的倾斜性和改进设计研究

时间：2024-05-04

闫如海

摘要：文章针对传统的抽象工厂模式的倾斜性进行了纠正，使得在生产不同产品族和不同产品等级结构时，新增产品等级结构不必修改源码，给出符合开闭原则的设计方案，同时对抽象工厂的缺点做了改进设计，以适应系统设计时搭建上层框架的需求。

关键词：抽象工厂模式；倾斜性；设计模式；开闭原则；系统设计文献标识码：A

中图分类号：TP312 文章编号：1009-2374（2015）33-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.010

1 概述

抽象工厂模式源于面向对象设计领域里的经典教材《设计模式》，顾名思义，抽象工厂模式用于系统运行时生产需要的对象，是一种创建型模式，在系统设计时是创建对象的核心模式。

对于使用抽象工厂模式增加新产品的等级结构，学者们普遍认为必须要修改所有的工厂角色，只能以修改源码的方式新增新产品的等级结构，说明抽象工厂模式没有很好支持开闭原则（OCP），以一种倾斜的方式支持增加新的产品，它为新产品族的增加提供方便，而不能为新的产品等级结构的增加提供这样的方便。这种方式也已不能够为制造业信息化和服务化服务，文中给出符合开闭原则的设计方案，同时对抽象工厂的缺点做了改进设计，以适应系统设计时搭建上层框架的需求。

2 新增产品等级结构的设计

如果已有产品等级A和B，产品族1和2，需要增加产品等级结构C可以按图1所示进行：

图1 新增产品等级结构的设计类图

图中新增两大类内容，由虚线标注：

第一，新增的产品等级结构C位于图下方，由三个类组成：AbstractProductC、ProductC1、ProductC2。其中ProductC1、ProductC2都继承于AbstractProductC。

第二，工厂，这个是添加产品等级结构最重要的部分，由三部分组成：接口AbstractFactoryC1、类ConcreteFactoryC1、类ConcreteFactoryC2。

下面给出三个工厂的源码：

工厂接口AbstractFactoryC.java

public interface AbstractFactoryC extends AbstractFactory{

AbstractProductC createProductC（）；

}

实现工厂ConcreteFactoryC1.java

public class ConcreteFactoryC1 extends ConcreteFactory1 implements AbstractFactoryC{

@Override

public AbstractProductC createProductC（）{

return new ProductC1（）；

}

实现工厂ConcreteFactoryC2.java

public class ConcreteFactoryC2 extends ConcreteFactory2 implements AbstractFactoryC{

@Override

public AbstractProductC createProductC（）{

return new ProductC2（）；

}

第一，新增的工厂接口AbstractFactoryC继承于AbstractFactory，接口AbstractFactoryC内新增了生产产品等级结构C的方法CreateProductC（），返回的类型是产品等级C。

第二，新增两个工厂类ConcreteFactoryC1和ConcreteFactoryC2，其中ConcreteFactoryC1继承了ConcreteFactory1类，从上面可以知道，ConcreteFactory生产了产品族A1和B1，因为继承的关系，ConcreteFactoryC1也有了这些功能。并且在类中生产了产品C1，支持了产品族1的生产。同理ConcreteFactoryC2也完成了产品族2的生产功能。

第三，完成客户端的调用，如下：

public class Client{

public static void main（String[]args）{

AbstractFactoryC cf1=new ConcreteFactoryC1（）；

cf1.createProductC（）；

AbstractFactoryC cf2=new ConcreteFactoryC2（）；

cf2.createProductC（）；

}

cf1能够生产对象C1，cf2可以生产对象C2。从这个设计可以看出没有改动图1中任何接口和类的源码，完全符合开闭原则（OCP），对系统内新增功能以新增类和接口方式完成。

3 抽象工厂模式改进设计

从以上内容可以看出抽象工厂模式并没有在新增产品等级时的所谓倾斜性的问题，但是这种模式还是有一些别的问题。这里需要对这些问题进行改进：

第一，系统需要AbstractProduct产品的子类时无法完成任务。在上面的设计中能看出，AbstractFactory依赖AbstractProductA，ConcreteFactory1只负责生产AbstractProductA的子类ProductA，Client调用AbstractFactory后获得AbstractProductA。如果Client需要ProductA继承于AbstractProductA后新增的属性或方法，这个模式就无法正常运行，而ProductA中肯定有自己新定义的方法和属性，否则不需要新增子类，而且这些方法和属性必定会在系统某个地方使用，那么以工厂类为唯一生产对象的入口设计方案还是需要进行改进。改进的方法就是引入泛型。

第二，新增产品等级结构时工厂一侧的结构不易维护。上面的设计中新增产品等级C必须新加入抽象工厂AbstractFactoryC，再加入实现类ConcreteFactoryC1和ConcreteFactoryC2，产生了三个由继承而来的类，继承过多会造成耦合加剧，不利于维护。而且若新增次数增多则类规模会急速增大，产生很多冗余代码。这个问题的根源在于工厂一侧没有进行抽象设计，仅仅简单地做了方法提取。

下面就这两个问题给出详细的改进设计。

图2 改进设计类图

新增接口IProduct，AbstractProductA和AbstractProductB都继承于它。这样就出现一个产品的基接口。

引入泛型，修改AbstractFactory代码如下：

public interface AbstractFactory

{

PRODUCT createProduct（）；

}

新增接口AbstractProductA：

public interface AbstractFactoryA

extends AbstractFactory

{}