.Net创建型设计模式之抽象工厂模式（Abstract Factory）

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什么是抽象工厂模式？

抽象工厂模式是一种对象创建型设计模式，它提供了一种方式来创建一系列相关或互相依赖的对象，而不需要指定实际被创建的具体对象。它通过定义一系列工厂方法来创建相关或依赖对象的家族，而不需要指定实际被创建的具体对象。

抽象工厂模式的实现

在.NET中，抽象工厂模式的实现需要定义一个抽象工厂，这个抽象工厂定义了一系列的工厂方法，用于生产相关或互相依赖的对象。具体的工厂类实现这个抽象工厂，并实现工厂方法来创建具体的对象。

抽象工厂模式中的产品家族是由抽象产品类定义的，具体产品是由实现抽象产品类的具体产品类实现的。在同一个产品家族中，可能会有多个产品等级结构，每个产品等级结构中都有具体的产品类实现。

下面是抽象工厂模式的UML图：

+----------------------------------------------+
|                  IAbstractFactory             |
+----------------------------------------------+
|+CreateProduct1():IAbstractProduct1            |
|+CreateProduct2():IAbstractProduct2            |
+----------------------------------------------+
                        |
                        |                                          
                        |
+----------------------------------------------+
|            ConcreteFactory                    |
+----------------------------------------------+
|+CreateProduct1():IAbstractProduct1            |
|+CreateProduct2():IAbstractProduct2            |
+----------------------------------------------+

+----------------------------------------------+
|                  IAbstractProduct1            |
+----------------------------------------------+
|+MethodA():void                               |
+----------------------------------------------+
                        ^
                        |
                        |
+----------------------------------------------+
|               ConcreteProductA                |
+----------------------------------------------+
|+MethodA():void                               |
+----------------------------------------------+

+----------------------------------------------+
|                  IAbstractProduct2            |
+----------------------------------------------+
|+MethodB():void                               |
+----------------------------------------------+
                        ^
                        |
                        |
+----------------------------------------------+
|               ConcreteProductB                |
+----------------------------------------------+
|+MethodB():void                               |
+----------------------------------------------+

在上面的UML图中：

• IAbstractFactory，抽象工厂。定义了一系列工厂方法，用于创建抽象产品。
• ConcreteFactory，具体工厂。实现抽象工厂中的工厂方法，用于创建具体产品。
• IAbstractProduct1，抽象产品1。定义了产品1的抽象方法。
• ConcreteProductA，具体产品A。实现了抽象产品1的抽象方法。
• IAbstractProduct2，抽象产品2。定义了产品2的抽象方法。
• ConcreteProductB，具体产品B。实现了抽象产品2的抽象方法。

抽象工厂模式的示例

下面通过一个简单的示例来说明抽象工厂模式的使用过程。假设我们要开发一个电脑厂商，他们可以生产不同种类的电脑和组件。我们使用抽象工厂模式来实现这个电脑厂商。

Step 1: 定义产品家族

我们首先需要定义电脑和组件的产品家族。这里我们假设有两个产品家族：一种是联想电脑和联想组件，另一种是戴尔电脑和戴尔组件。我们使用两个接口来分别表示电脑和组件。

public interface IComputer
{
    void Run();
}

public interface IComponent
{
    void Connect();
}

Step 2: 实现抽象工厂

我们定义一个抽象工厂，它包含两个工厂方法CreateComputer和CreateComponent，用于创建电脑和组件。

public interface IComputerFactory
{
    IComputer CreateComputer();
    IComponent CreateComponent();
}

Step 3: 实现具体工厂和具体产品

我们需要定义两个具体工厂，分别对应联想和戴尔的电脑和组件生产。

联想电脑工厂和组件工厂

public class LenovoFactory : IComputerFactory
{
    public IComputer CreateComputer()
    {
        return new LenovoComputer();
    }

    public IComponent CreateComponent()
    {
        return new LenovoComponent();
    }
}

public class LenovoComputer : IComputer
{
    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("联想电脑正在运行...");
    }
}

public class LenovoComponent : IComponent
{
    public void Connect()
    {
        Console.WriteLine("联想组件已连接...");
    }
}

戴尔电脑工厂和组件工厂

public class DellFactory : IComputerFactory
{
    public IComputer CreateComputer()
    {
        return new DellComputer();
    }

    public IComponent CreateComponent()
    {
        return new DellComponent();
    }
}

public class DellComputer : IComputer
{
    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("戴尔电脑正在运行...");
    }
}

public class DellComponent : IComponent
{
    public void Connect()
    {
        Console.WriteLine("戴尔组件已连接...");
    }
}

Step 4: 测试

我们可以使用如下代码来测试抽象工厂模式是否正常运行：

IComputerFactory factory = new LenovoFactory();
IComputer computer = factory.CreateComputer();
IComponent component = factory.CreateComponent();

computer.Run(); // 联想电脑正在运行...
component.Connect(); // 联想组件已连接...

factory = new DellFactory();
computer = factory.CreateComputer();
component = factory.CreateComponent();

computer.Run(); // 戴尔电脑正在运行...
component.Connect(); // 戴尔组件已连接...

以上代码首先创建了一个联想工厂，并使用该工厂生产了一台联想电脑和一个联想组件，并输出了运行和连接信息。接着，我们创建了一个戴尔工厂，并使用该工厂生产了一台戴尔电脑和一个戴尔组件，并输出了运行和连接信息。

这就是一个使用抽象工厂模式的简单示例。

总结

抽象工厂模式是一种应用非常广泛的创建型设计模式。它通过定义一系列工厂方法来创建相关或依赖对象的家族，从而可以方便地扩展家族中的产品，并且实现了产品家族的解耦。在实际开发中，我们可以使用抽象工厂模式来设计框架，从而实现应用程序的可扩展性和灵活性。