抽象工廠模式的傾斜性和改進(jìn)設(shè)計研究

閆如海

摘要：文章針對傳統(tǒng)的抽象工廠模式的傾斜性進(jìn)行了糾正，使得在生產(chǎn)不同產(chǎn)品族和不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)時，新增產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)不必修改源碼，給出符合開閉原則的設(shè)計方案，同時對抽象工廠的缺點做了改進(jìn)設(shè)計，以適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計時搭建上層框架的需求。

關(guān)鍵詞：抽象工廠模式；傾斜性；設(shè)計模式；開閉原則；系統(tǒng)設(shè)計 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TP312 文章編號：1009-2374（2015）33-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.010

1 概述

抽象工廠模式源于面向?qū)ο笤O(shè)計領(lǐng)域里的經(jīng)典教材《設(shè)計模式》，顧名思義，抽象工廠模式用于系統(tǒng)運行時生產(chǎn)需要的對象，是一種創(chuàng)建型模式，在系統(tǒng)設(shè)計時是創(chuàng)建對象的核心模式。

對于使用抽象工廠模式增加新產(chǎn)品的等級結(jié)構(gòu)，學(xué)者們普遍認(rèn)為必須要修改所有的工廠角色，只能以修改源碼的方式新增新產(chǎn)品的等級結(jié)構(gòu)，說明抽象工廠模式?jīng)]有很好支持開閉原則（OCP），以一種傾斜的方式支持增加新的產(chǎn)品，它為新產(chǎn)品族的增加提供方便，而不能為新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的增加提供這樣的方便。這種方式也已不能夠為制造業(yè)信息化和服務(wù)化服務(wù)，文中給出符合開閉原則的設(shè)計方案，同時對抽象工廠的缺點做了改進(jìn)設(shè)計，以適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計時搭建上層框架的需求。

2 新增產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的設(shè)計

如果已有產(chǎn)品等級A和B，產(chǎn)品族1和2，需要增加產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)C可以按圖1所示進(jìn)行：

圖1 新增產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的設(shè)計類圖

圖中新增兩大類內(nèi)容，由虛線標(biāo)注：

第一，新增的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)C位于圖下方，由三個類組成：AbstractProductC、ProductC1、ProductC2。其中ProductC1、ProductC2都繼承于AbstractProductC。

第二，工廠，這個是添加產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)最重要的部分，由三部分組成：接口AbstractFactoryC1、類ConcreteFactoryC1、類ConcreteFactoryC2。

下面給出三個工廠的源碼：

工廠接口AbstractFactoryC.java

public interface AbstractFactoryC extends AbstractFactory{

AbstractProductC createProductC（）；

}

實現(xiàn)工廠ConcreteFactoryC1.java

public class ConcreteFactoryC1 extends ConcreteFactory1 implements AbstractFactoryC{

@Override

public AbstractProductC createProductC（）{

return new ProductC1（）；

}

}

實現(xiàn)工廠ConcreteFactoryC2.java

public class ConcreteFactoryC2 extends ConcreteFactory2 implements AbstractFactoryC{

@Override

public AbstractProductC createProductC（）{

return new ProductC2（）；

}

}

第一，新增的工廠接口AbstractFactoryC繼承于AbstractFactory，接口AbstractFactoryC內(nèi)新增了生產(chǎn)產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)C的方法CreateProductC（），返回的類型是產(chǎn)品等級C。

第二，新增兩個工廠類ConcreteFactoryC1和ConcreteFactoryC2，其中ConcreteFactoryC1繼承了ConcreteFactory1類，從上面可以知道，ConcreteFactory生產(chǎn)了產(chǎn)品族A1和B1，因為繼承的關(guān)系，ConcreteFactoryC1也有了這些功能。并且在類中生產(chǎn)了產(chǎn)品C1，支持了產(chǎn)品族1的生產(chǎn)。同理ConcreteFactoryC2也完成了產(chǎn)品族2的生產(chǎn)功能。

第三，完成客戶端的調(diào)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能夠生產(chǎn)對象C1，cf2可以生產(chǎn)對象C2。從這個設(shè)計可以看出沒有改動圖1中任何接口和類的源碼，完全符合開閉原則（OCP），對系統(tǒng)內(nèi)新增功能以新增類和接口方式完成。

3 抽象工廠模式改進(jìn)設(shè)計

從以上內(nèi)容可以看出抽象工廠模式并沒有在新增產(chǎn)品等級時的所謂傾斜性的問題，但是這種模式還是有一些別的問題。這里需要對這些問題進(jìn)行改進(jìn)：

第一，系統(tǒng)需要AbstractProduct產(chǎn)品的子類時無法完成任務(wù)。在上面的設(shè)計中能看出，AbstractFactory依賴AbstractProductA，ConcreteFactory1只負(fù)責(zé)生產(chǎn)AbstractProductA的子類ProductA，Client調(diào)用AbstractFactory后獲得AbstractProductA。如果Client需要ProductA繼承于AbstractProductA后新增的屬性或方法，這個模式就無法正常運行，而ProductA中肯定有自己新定義的方法和屬性，否則不需要新增子類，而且這些方法和屬性必定會在系統(tǒng)某個地方使用，那么以工廠類為唯一生產(chǎn)對象的入口設(shè)計方案還是需要進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)的方法就是引入泛型。

第二，新增產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)時工廠一側(cè)的結(jié)構(gòu)不易維護(hù)。上面的設(shè)計中新增產(chǎn)品等級C必須新加入抽象工廠AbstractFactoryC，再加入實現(xiàn)類ConcreteFactoryC1和ConcreteFactoryC2，產(chǎn)生了三個由繼承而來的類，繼承過多會造成耦合加劇，不利于維護(hù)。而且若新增次數(shù)增多則類規(guī)模會急速增大，產(chǎn)生很多冗余代碼。這個問題的根源在于工廠一側(cè)沒有進(jìn)行抽象設(shè)計，僅僅簡單地做了方法提取。

下面就這兩個問題給出詳細(xì)的改進(jìn)設(shè)計。

圖2 改進(jìn)設(shè)計類圖

新增接口IProduct，AbstractProductA和AbstractProductB都繼承于它。這樣就出現(xiàn)一個產(chǎn)品的基接口。

引入泛型，修改AbstractFactory代碼如下：

public interface AbstractFactory{

PRODUCT createProduct（）；

}

新增接口AbstractProductA：

public interface AbstractFactoryAextends AbstractFactory{}

這個接口產(chǎn)生對產(chǎn)品A的泛型依賴，因為還是泛型，子類在實現(xiàn)這個接口時就可以生產(chǎn)出AbstractProductA的子類。

最后實現(xiàn)工廠ConcreteFactoryA，這里只給出生產(chǎn)A1產(chǎn)品的代碼，其余工廠類似，不再一一贅述。

public class ConcreteFactoryA implements AbstractFactoryA{

@Override

public ProductA1 createProduct（）{

return new ProductA1（）；

}

}

4 結(jié)語

本文通過對生產(chǎn)不同產(chǎn)品族和不同產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)中新增產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案驗證了抽象工廠模式不必修改源碼也可以增加產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)，同時也指出了相關(guān)設(shè)計時的注意事項，最后對抽象工廠的缺點做了改進(jìn)

設(shè)計。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王翔.設(shè)計模式：基于C#的工程化實現(xiàn)及擴(kuò)展[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

（責(zé)任編輯：周 瓊）