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
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产品族的一致性
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抽象工厂模式确保同一产品族中的对象之间的一致性。
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部分遵循开闭原则
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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。
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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。
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隐藏对象创建细节
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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
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定义抽象产品类
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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。
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实现具体产品类
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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。
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定义抽象工厂类
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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。
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实现具体工厂类
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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
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产品族的一致性
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确保同一产品族中的对象之间的一致性。
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部分符合开闭原则
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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。
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隐藏对象创建细节
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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
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增加系统复杂性
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引入了更多的类，增加了系统的复杂性。
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不完全符合开闭原则
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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
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系统需要创建一系列相关或依赖的对象
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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。
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产品族扩展
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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
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特性
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简单工厂模式
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工厂方法模式
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抽象工厂模式
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创建对象的职责
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单一工厂类负责所有产品创建
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子类决定创建具体对象
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子类决定创建一系列相关对象
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遵循开闭原则
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不符合，增加新产品需修改工厂类
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符合，增加新产品无需修改工厂类
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部分符合，增加产品族符合
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系统复杂性
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较低
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中等
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较高
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产品族一致性支持
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不支持
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不支持
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支持
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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。
#include <iostream> #include <memory> #include <string> // 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<Coffee> createCoffee() const = 0; virtual std::shared_ptr<CoffeeCup> createCoffeeCup() const = 0; virtual std::shared_ptr<CoffeeSpoon> createCoffeeSpoon() const = 0; }; // 具体工厂类：美式咖啡工厂 class AmericanoFactory : public CoffeeFactory { public: std::shared_ptr<Coffee> createCoffee() const override { return std::make_shared<Americano>(); } std::shared_ptr<CoffeeCup> createCoffeeCup() const override { return std::make_shared<AmericanoCup>(); } std::shared_ptr<CoffeeSpoon> createCoffeeSpoon() const override { return std::make_shared<AmericanoSpoon>(); } }; int main() { // 创建美式咖啡及其配套杯子和勺子 std::shared_ptr<CoffeeFactory> americanoFactory = std::make_shared<AmericanoFactory>(); std::shared_ptr<Coffee> americano = americanoFactory->createCoffee(); std::shared_ptr<CoffeeCup> americanoCup = americanoFactory->createCoffeeCup(); std::shared_ptr<CoffeeSpoon> americanoSpoon = americanoFactory->createCoffeeSpoon(); std::cout << "Coffee: " << americano->getDescription() << ", Cost: " << americano->cost() << std::endl; std::cout << "Cup: " << americanoCup->getDescription() << std::endl; std::cout << "Spoon: " << americanoSpoon->getDescription() << std::endl; return 0; }