抽象工厂模式

. 抽象工厂模式 (Abstract Factory)

代码示例：跨平台 UI 组件库

假设我们要开发一个 UI 库，支持 Windows 和 Mac 两种风格。

• 每种风格都有配套的：按钮 (Button) 和 复选框 (Checkbox)。

• 规则： Windows 的按钮必须搭配 Windows 的复选框，绝对不能混搭（防止风格不统一）。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
​
// ==========================================
// 1. 抽象产品族 (Abstract Products)
// 稳定点：无论哪个系统，都有按钮和复选框
// ==========================================
​
class IButton {
public:
    virtual ~IButton() {}
    virtual void Click() = 0;
};
​
class ICheckbox {
public:
    virtual ~ICheckbox() {}
    virtual void Check() = 0;
};
​
// ==========================================
// 2. 具体产品 (Concrete Products)
// 变化点：不同系统的具体实现
// ==========================================
​
// --- Windows 系列 ---
class WinButton : public IButton {
public:
    void Click() override { cout << "  [Win] 绘制方形按钮" << endl; }
};
class WinCheckbox : public ICheckbox {
public:
    void Check() override { cout << "  [Win] 绘制方框打钩" << endl; }
};
​
// --- Mac 系列 ---
class MacButton : public IButton {
public:
    void Click() override { cout << "  [Mac] 绘制圆角按钮" << endl; }
};
class MacCheckbox : public ICheckbox {
public:
    void Check() override { cout << "  [Mac] 绘制圆形选中" << endl; }
};
​
// ==========================================
// 3. 抽象工厂 (Abstract Factory)
// 稳定点：工厂必须能生产“一套”组件
// 核心区别：工厂方法只有一个 Create，这里有多个 Create
// ==========================================
class IGUIFactory {
public:
    virtual ~IGUIFactory() {}
    virtual IButton* CreateButton() = 0;
    virtual ICheckbox* CreateCheckbox() = 0;
};
​
// ==========================================
// 4. 具体工厂 (Concrete Factories)
// 变化点：每个工厂负责生产“一个系列”
// ==========================================
​
class WinFactory : public IGUIFactory {
public:
    IButton* CreateButton() override { return new WinButton(); }
    ICheckbox* CreateCheckbox() override { return new WinCheckbox(); }
};
​
class MacFactory : public IGUIFactory {
public:
    IButton* CreateButton() override { return new MacButton(); }
    ICheckbox* CreateCheckbox() override { return new MacCheckbox(); }
};
​
// ==========================================
// 客户端代码 (Client)
// ==========================================
​
// 业务逻辑：渲染一个表单
// 关键：它只知道 IGUIFactory，完全不知道是 Windows 还是 Mac
void RenderForm(IGUIFactory* factory) {
    cout << "--- 开始渲染表单 ---" << endl;
    IButton* btn = factory->CreateButton();
    ICheckbox* box = factory->CreateCheckbox();
​
    btn->Click();
    box->Check();
​
    // 确保了 btn 和 box 是一家的，不会出现 WinButton 配 MacCheckbox
    
    delete btn;
    delete box;
}
​
int main() {
    cout << "=== 用户配置：使用 Windows 主题 ===" << endl;
    IGUIFactory* winFactory = new WinFactory();
    RenderForm(winFactory);
    delete winFactory;
​
    cout << "\n=== 用户配置：使用 Mac 主题 ===" << endl;
    IGUIFactory* macFactory = new MacFactory();
    RenderForm(macFactory);
    delete macFactory;
​
    return 0;
}

1. 定义

• 原文： 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

• 解读：

  • “一系列相关对象”：这就是产品族。比如上面的 WinButton 和 WinCheckbox 就是一家人。

  • “无需指定具体类”：客户端只管找工厂要 Button，工厂会保证给你的是配套的那一款。

2. 解决的问题 (Stable vs. Changing)

这里解决的是“多维度对象组合”的问题。

• 稳定点 (Stable)：产品的种类

  • UI 界面一定有按钮、文本框、复选框。这几样东西是不变的。

• 变化点 (Changing)：产品的风格系列

  • 可能是 Windows 风格，可能是 Mac 风格，也可能是 Linux 风格。

3. 与工厂方法模式的区别 (核心！)

这是一个常见的面试题，请务必区分：

• 工厂方法模式 (Factory Method)：

  • 关注点： 生产一个产品。

  • 维度： 一维。

  • 例子： Logger 工厂，只生产 Logger。

• 抽象工厂模式 (Abstract Factory)：

  • 关注点： 生产一系列（配套）产品。

  • 维度： 二维（产品种类 x 风格系列）。

  • 例子： GUI 工厂，既生产 Button 又生产 Checkbox。

4. 符合哪些设计原则？

• A. 依赖倒置原则 (DIP)

  • 客户端只依赖 IButton, IGUIFactory 等抽象接口。

• B. 开闭原则 (OCP) —— 有条件的符合

  • 对于“增加新系列”是开放的： 如果你要加一个 Linux 风格，只需要加 LinuxButton, LinuxCheckbox, LinuxFactory。不需要修改现有代码。

  • 对于“增加新产品”是关闭的（这是一个缺点）： 如果你要在 GUI 里加一个“进度条 (Slider)”，你需要修改 IGUIFactory 接口（加 CreateSlider），然后所有的具体工厂（WinFactory, MacFactory）全都要改。

5. 什么时候用？

当你需要强行约束“对象必须配套使用”的时候。

• 例如：

  • 游戏开发： 换皮肤。一套皮肤里包含（角色模型、武器模型、特效音效）。你不能穿“关羽”的衣服，拿“孙悟空”的棒子。

  • 数据库切换： 如果你的系统支持 MySQL 和 Oracle。Connection, Command, Cursor 这三个对象必须全是 MySQL 的，不能混用。