工厂方法模式和抽象工厂模式在设计和使用上有何异同？

八股文_设计模式面试题 0 6

参考回答

工厂方法模式和抽象工厂模式都属于创建型设计模式，用于对象的创建和实例化，它们都旨在通过工厂类来解耦客户端与具体产品的依赖。然而，它们在设计和使用上的核心区别在于创建的产品数量和产品之间的关系。

工厂方法模式（Factory Method Pattern）

定义：工厂方法模式定义了一个用于创建对象的接口，但由子类决定实例化哪一个类。每个具体的工厂类负责创建不同的产品。
应用场景：当系统需要创建不同类型的产品，而产品的类型在运行时动态决定时使用工厂方法模式。每种产品有自己的工厂类，客户端通过工厂接口来获取产品实例。
特点：
- 每个具体工厂类负责创建一个具体的产品。
- 客户端代码与具体产品解耦，只依赖工厂接口。
- 工厂方法是一个抽象方法，由具体工厂类实现。

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

定义：抽象工厂模式提供了一个接口，用于创建相关或依赖的对象的家族，而无需明确指定具体类。一个抽象工厂类包含一系列的工厂方法，负责创建一系列相关的产品。
应用场景：当系统需要创建多个产品族（即一组相关的产品），且每个产品族有多个产品时使用抽象工厂模式。每个工厂类负责创建属于同一产品族的所有产品。
特点：
- 一个抽象工厂类包含多个创建不同产品的方法。
- 每个具体工厂类负责创建一系列相关的产品。
- 客户端通过工厂接口来创建不同系列的产品。

详细讲解与拓展

1. 工厂方法模式的设计与使用

设计：
– 工厂方法模式专注于单一产品的创建，即每个工厂类只负责生产一种产品。
– 工厂方法通过抽象工厂类的接口来定义一个创建产品的方法，由具体工厂类来实现该方法，负责生产特定的产品。

使用场景：
– 多个产品类型：当产品类型比较多，每个产品有自己的创建过程时，可以使用工厂方法模式。通过不同的工厂类来生产不同的产品，每个工厂只负责创建某一类型的产品。

示例：

// 产品接口
interface Button {
    void render();
}

// 具体产品
class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Rendering Windows Button");
    }
}

class MacButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Rendering Mac Button");
    }
}

// 抽象工厂
abstract class ButtonFactory {
    public abstract Button createButton();
}

// 具体工厂
class WindowsButtonFactory extends ButtonFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }
}

class MacButtonFactory extends ButtonFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ButtonFactory factory = new WindowsButtonFactory();
        Button button = factory.createButton();
        button.render();
    }
}

特点：
– 每个具体的工厂类创建不同类型的按钮。
– 工厂方法模式适用于产品种类较多但每种产品独立的情况。

2. 抽象工厂模式的设计与使用

设计：
– 抽象工厂模式用于创建一系列相关的产品，即每个工厂负责生产一整套相关产品（例如，UI框架中同时需要创建按钮和复选框）。
– 抽象工厂定义了多个工厂方法，每个方法负责创建一个系列中的产品。

使用场景：
– 产品族：当需要创建一系列相关或依赖的产品，并且这些产品族可能会增加时，可以使用抽象工厂模式。每个具体工厂类负责创建某个产品族中的所有产品。

示例：

// 抽象产品接口
interface Button {
    void render();
}

interface Checkbox {
    void render();
}

// 具体产品类
class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Rendering Windows Button");
    }
}

class WindowsCheckbox implements Checkbox {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Rendering Windows Checkbox");
    }
}

class MacButton implements Button {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Rendering Mac Button");
    }
}

class MacCheckbox implements Checkbox {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Rendering Mac Checkbox");
    }
}

// 抽象工厂接口
interface GUIFactory {
    Button createButton();
    Checkbox createCheckbox();
}

// 具体工厂类
class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }

    @Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new WindowsCheckbox();
    }
}

class MacFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }

    @Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new MacCheckbox();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        GUIFactory factory = new WindowsFactory();
        Button button = factory.createButton();
        Checkbox checkbox = factory.createCheckbox();
        button.render();
        checkbox.render();
    }
}

特点：
– 一个抽象工厂类包含多个工厂方法，分别负责创建一个产品族中的各个产品。
– 抽象工厂模式适用于需要创建多个相关产品的情况，尤其是当多个产品之间有依赖关系时。

工厂方法模式与抽象工厂模式的异同

方面	工厂方法模式	抽象工厂模式
创建产品	每个工厂方法类只负责创建一种产品。	每个工厂类负责创建一系列相关的产品。
产品关系	创建的产品之间没有必然的关联。	创建的产品是一个“产品族”，通常是相互依赖或兼容的。
工厂方法数目	每个工厂只定义一个方法，创建单一产品。	每个工厂定义多个方法，创建多个产品。
应用场景	适合于产品种类较多，但产品之间独立的场景。	适合于产品家族之间的创建需求，产品族之间有依赖关系时。
扩展性	需要为每种新产品创建一个新的工厂类。	需要为每个新产品族创建一个新的工厂类，并且每个工厂类都能创建多个产品。
代码的耦合性	每个工厂类与一个产品紧密耦合。	每个工厂类与一个产品族耦合，解耦了产品族之间的依赖。

总结

工厂方法模式适用于产品种类较多、且每个产品独立的场景。每个工厂类负责创建一种特定的产品，产品之间没有太多关联。
抽象工厂模式适用于需要创建多个相关产品的场景。每个工厂类负责创建一系列相关的产品，通常它们是某个产品族的一部分。通过抽象工厂模式，可以更好地管理和维护多个相关产品的创建逻辑，尤其是在产品间有依赖关系时。

两者的关键区别在于产品的关系，工厂方法模式侧重于单一产品的创建，而抽象工厂模式则侧重于创建多个相关产品的集合。