前言

偉創力(世界500強企業)，公司有筆記本生產車間、電視機車間、空調車間、電話生產等車間，各生產車間各行其責，生產出不同型別的產品。偉創力不再是生產單一產品的企業，而是生產出多種不同型別的產品，各產品屬於不同產品等級結構中。在設計模式中，也存在一種類似的模式，可以建立一系列產品，這些產品位於不同產品等級結構，產品之間可以沒有任何聯絡，但他們組合起來，可以成為一個產品族，稱之為抽象工廠模式。

1、產品等級結構與產品族

    在工廠方法模式中具體工廠負責生產具體的產品，每一個具體工廠對應一種具體產品，工廠方法具有唯一性。但是有時候我們希望一個工廠可以提供多個產品物件，而不是單一的產品物件，如一個電器工廠，它可以生產電視機、電冰箱、空調等多種電器，而不是隻生產某一種電器。為了更好地理解抽象工廠模式，我們先引入兩個概念：

    (1) 產品等級結構：產品等級結構即產品的繼承結構，如一個抽象類是電視機，其子類有海爾電視機、TCL電視機，創維電視機。則抽象電視機與具體品牌的電視機之間構成了一個產品等級結構，抽象電視機是父類，而具體品牌的電視機是其子類。

產品等級結構圖

    (2) 產品族：在抽象工廠模式中，產品族是指由同一個工廠生產的，位於不同產品等級結構中的一組產品，如海爾電器工廠生產的海爾電視機、海爾電冰箱。海爾電視機位於電視機產品等級結構中，海爾電冰箱位於電冰箱產品等級結構中，海爾電視機、海爾電冰箱構成了一個產品族

產品族圖

    當系統所提供的工廠生產的具體產品並不是一個簡單的物件，而是多個位於不同產品等級結構、屬於不同型別的具體產品時就可以使用抽象工廠模式。抽象工廠模式是所有形式的工廠模式中最為抽象和最具一般性的一種形式。

2、BeyondCompare的設計與實現

    BeyondCompare是一款程式碼比較軟體，能夠比較不同版本的程式碼之間的差異，類似SVN版本控制器。例如：在版本1基礎之上進行修改升級為版本2，BeycongComapare能夠對版本1和2程式碼進行比較，檢測出哪些地方存在差異。需求：設計一款類似BeyondCompare的軟體，能夠在Windows平臺和Linux平臺下對Cpp格式和Java格式的原始碼進行比較，檢測出差異。

2.1 使用簡單工廠模式的實現方式

程式碼格式型別圖

格式工廠圖

    要在Windows和Linux平臺下都能針對Cpp和Java程式碼格式檔案進行比較，考慮到擴充套件性，可以定義一個抽象CPP類，Windows平臺下的Cpp格式和Linux平臺下的Cpp格式都繼承於這個抽象Cpp類。 同時定義一個抽象Java類，Windows平臺下的Java格式和Linux平臺下的Java格式都繼承於這個抽象Java類

2.2 格式類的定義

   程式碼格式型別實現如下：

#ifndef _PRODUCT_H_
#define _PRODUCT_H_

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//抽象Cpp程式碼格式類
class CppCodeStyle
{
public:
	//虛擬函式，用於顯示處理的程式碼格式
	virtual void DisplayCodeStyle() = 0;
};


//Windows Cpp程式碼格式
class WindowsCppCodeStyle : public CppCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Windows Cpp檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};


//Linux Cpp程式碼格式
class LinuxCppCodeStyle : public CppCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Linux Cpp檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};

/*********************************************************/
/*********************************************************/

//抽象Java程式碼格式
class JavaCodeStyle
{
public:
	//虛擬函式，用於顯示處理的程式碼格式
	virtual void DisplayCodeStyle() = 0;
};


//Windows Java程式碼格式
class WindowsJavaCodeStyle : public JavaCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Windows Java檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};


//Linux Java程式碼格式
class LinuxJavaCodeStyle : public JavaCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Linux Java檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};

#endif

2.3 格式工廠類的定義

    格式工廠實現程式碼如下：

#ifndef _PRODUCT_FACTORY_H_
#define _PRODUCT_FACTORY_H_

#include "Product.h"

//Cpp格式工廠
class CppProductFactory
{
public:
	//建立具體平臺的Cpp，strCppType表示windows還是linux下的cpp
	static CppCodeStyle * CreateCpp(string strCppType)
	{
		CppCodeStyle * pCppCodeStyle = NULL;

		if( 0 == strcmp(strCppType.c_str(), "Windows Cpp") )
		{
			pCppCodeStyle = new WindowsCppCodeStyle();
		}
		else if( 0 == strcmp(strCppType.c_str(), "Linux Cpp") )
		{
			pCppCodeStyle = new LinuxCppCodeStyle();
		}
		else
		{
			return NULL;
		}
		return pCppCodeStyle;
	}
};


//Java格式工廠
class JavaProductFactory
{
public:
	//建立具體平臺的Java，strJavaType表示windows還是linux下的Java
	static JavaCodeStyle * CreateJava(string strJavaType)
	{
		JavaCodeStyle * pJavaCodeStyle = NULL;
		
		if( 0 == strcmp(strJavaType.c_str(), "Windows Java") )
		{
			pJavaCodeStyle = new WindowsJavaCodeStyle();
		}
		else if( 0 == strcmp(strJavaType.c_str(), "Linux Java") )
		{
			pJavaCodeStyle = new LinuxJavaCodeStyle();
		}
		else
		{
			return NULL;
		}
		return pJavaCodeStyle;
	}
};

#endif

2.4 編譯執行結果

編譯並執行，結果如下:

2.5 簡單工程模式存在的問題及分析

3、抽象工廠模式概述

    抽象工廠模式為建立一組物件提供了一種解決方案。與工廠方法模式相比，抽象工廠模式中的具體工廠不只是建立一種產品，它負責建立一族產品。抽象工廠模式定義如下：

    在抽象工廠模式中，每一個具體工廠都提供了多個工廠方法用於產生多種不同型別的產品，這些產品可以沒有任何的聯絡，且位於不同的產品等級中，但這些產品可以組合起來，構成了一個產品族。

抽象工廠模式結構圖

    在抽象工廠模式結構圖中包含如下幾個角色：

    AbstractFactory（抽象工廠）：它聲明瞭一組用於建立一族產品的工廠方法，每一個工廠方法對應一種產品。這些產品可以沒有任何的聯絡，但這些產品可以組合起來，可以構成一個產品族。

    ConcreteFactory（具體工廠）：它實現了在抽象工廠中宣告的建立產品的工廠方法，生成一組具體產品，這些產品構成了一個產品族，每一個產品都位於某個產品等級結構中。

    AbstractProduct（抽象產品）：它為每種產品宣告介面，在抽象產品中聲明瞭產品所具有的業務方法。

    ConcreteProduct（具體產品）：它定義具體工廠生產的具體產品物件，實現抽象產品介面中宣告的業務方法。

4、使用抽象工廠實現BeyongdCompare

程式碼格式型別圖

格式工廠圖

4.1 程式碼格式型別的實現

#ifndef _PRODUCT_H_
#define _PRODUCT_H_
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//抽象Cpp程式碼格式類
class CppCodeStyle
{
public:
	//虛擬函式，用於顯示處理的程式碼格式
	virtual void DisplayCodeStyle() = 0;
};


//Windows Cpp程式碼格式
class WindowsCppCodeStyle : public CppCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Windows Cpp檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};


//Linux Cpp程式碼格式
class LinuxCppCodeStyle : public CppCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Linux Cpp檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};

/*********************************************************/
/*********************************************************/

//抽象Java程式碼格式
class JavaCodeStyle
{
public:
	//虛擬函式，用於顯示處理的程式碼格式
	virtual void DisplayCodeStyle() = 0;
};


//Windows Java程式碼格式
class WindowsJavaCodeStyle : public JavaCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Windows Java檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};


//Linux Java程式碼格式
class LinuxJavaCodeStyle : public JavaCodeStyle
{
public:
	void DisplayCodeStyle()
	{
		cout << "我對Linux Java檔案進行程式碼比較" << endl;
	}
};

#endif

4.2 格式工廠的實現

#ifndef _PRODUCT_FACTORY_H_
#define _PRODUCT_FACTORY_H_
#include "Product.h"

//抽象程式碼格式工廠
class CodeStyleFactory
{
public:
	//工廠方法,建立具體的Cpp格式物件
	virtual CppCodeStyle * CreateCpp() = 0;

	//工廠方法,建立具體的Java格式物件
	virtual JavaCodeStyle * CreateJava() = 0;
};


//Windows程式碼格式工廠
class WindowsCodeStyleFactory : public CodeStyleFactory
{
public:
	//工廠方法,建立具體的Cpp格式物件
	CppCodeStyle * CreateCpp()
	{
		CppCodeStyle * pCppCodeStyle = new WindowsCppCodeStyle();

		return pCppCodeStyle;
	}

	//工廠方法,建立具體的Java格式物件
	JavaCodeStyle * CreateJava()
	{
		JavaCodeStyle * pJavaCodeStyle = new WindowsJavaCodeStyle();

		return pJavaCodeStyle;
	}
};


//Linux程式碼格式工廠
class LinuxCodeStyleFactory : public CodeStyleFactory
{
public:
	//工廠方法,建立具體的Cpp格式物件
	CppCodeStyle * CreateCpp()
	{
		CppCodeStyle * pCppCodeStyle = new LinuxCppCodeStyle();

		return pCppCodeStyle;
	}

	//工廠方法,建立具體的Java格式物件
	JavaCodeStyle * CreateJava()
	{
		JavaCodeStyle * pJavaCodeStyle = new LinuxJavaCodeStyle();
		
		return pJavaCodeStyle;
	}
};

#endif

4.3 測試檔案的實現

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Product.h"
#include "ProductFactory.h"

int main()
{
	/*************建立Windows Cpp ************************************/
	CodeStyleFactory * pWindowsCodeStyleFactory = new WindowsCodeStyleFactory();
	CppCodeStyle * pWindowsCppCodeStyle = pWindowsCodeStyleFactory->CreateCpp();
	pWindowsCppCodeStyle->DisplayCodeStyle();

	/*************建立Windows Java ************************************/
	JavaCodeStyle * pWindowsJavaCodeStyle = pWindowsCodeStyleFactory->CreateJava();
	pWindowsJavaCodeStyle->DisplayCodeStyle();
	
	cout << "***********************************" << endl;

	/*************建立Linux Cpp ************************************/
	CodeStyleFactory * pLinuxCodeStyleFactory = new LinuxCodeStyleFactory();
	CppCodeStyle * pLinuxCppCodeStyle = pLinuxCodeStyleFactory->CreateCpp();
	pLinuxCppCodeStyle->DisplayCodeStyle();
	
	/*************建立Linux Java ************************************/
	JavaCodeStyle * pLinuxJavaCodeStyle = pLinuxCodeStyleFactory->CreateJava();
	pLinuxJavaCodeStyle->DisplayCodeStyle();

	/*************銷燬Windows相關物件操作****************************/
	delete pWindowsCodeStyleFactory;
	pWindowsCodeStyleFactory = NULL;
	delete pWindowsCppCodeStyle;
	pWindowsCppCodeStyle = NULL;
	delete pWindowsJavaCodeStyle;
	pWindowsJavaCodeStyle = NULL;

	/*************銷燬Linux相關物件操作****************************/
	delete pLinuxCodeStyleFactory;
	pLinuxCodeStyleFactory = NULL;
	delete pLinuxCppCodeStyle;
	pLinuxCppCodeStyle = NULL;
	delete pLinuxJavaCodeStyle;
	pLinuxJavaCodeStyle = NULL;

	return 0;
}

4.4 執行結果

5、抽象工廠模式總結

       簡單工廠模式和工廠方法模式都只產生一種型別的產品物件。然而在抽象工廠模式中，每一個具體工廠都提供了多個工廠方法用於產生多種不同型別的產品，這些產品可以沒有任何的聯絡，位於不同的產品等級，但這些產品可以組合起來，構成一個產品族。抽象工廠模式是工廠方法模式的進一步延伸，由於它提供了功能更為強大的工廠類並且具備較好的可擴充套件性，在軟體開發中得以廣泛應用。使用抽象工廠模式來實現在不同的作業系統中應用程式呈現與所在作業系統一致的外觀介面。

5.1.主要優點

    抽象工廠模式的主要優點如下：

    (1) 抽象工廠模式隔離了具體類的生成，使得客戶並不需要知道什麼被建立。由於這種隔離，更換一個具體工廠就變得相對容易，所有的具體工廠都實現了抽象工廠中定義的那些公共介面，因此只需改變具體工廠的例項，就可以在某種程度上改變整個軟體系統的行為。抽象工廠封裝了變化，封裝了物件建立的具體細節，對客戶端隱藏物件建立的具體細節，符合"封裝變化原則"。

    (2) 當一個產品族中的多個物件被設計成一起工作時，它能夠保證客戶端始終只使用同一個產品族中的物件。

    (3) 增加新的產品族很方便，無須修改已有系統，符合“開閉原則”。

    (4) 客戶端可以針對抽象進行程式設計，而不需要知道具體型別，符合"針對介面進行程式設計而不是針對具體進行程式設計原則"。

5.2.主要缺點

    抽象工廠模式的主要缺點如下：

    增加新的產品等級結構麻煩，需要對原有系統進行較大的修改，甚至需要修改抽象層程式碼，這顯然會帶來較大的不便，違背了“開閉原則"

5.3.抽象工廠模式具體應用

    (1)根據專案的需要，可以使用Sqlserver、Access、Mysql等資料庫儲存一些物件。例如用任意一種資料庫儲存部門表、員工表。這是抽象工廠模式的一種應用，可以隨時切換資料庫進行儲存。

    (2)QQ空間背景樣式，部落格背景樣式等都提供了各種風格的樣式。在Windows平臺和Linux平臺下會有不同的顯示方式。

    (3)開發一個可以在Windows、Linux、Android平臺下執行的圖片閱讀器，不同平臺下有不同的顯示方式。

    (4)網頁下載工具的開發: 根據需要可以下載新浪網頁、騰訊網頁、搜狐網頁等。而在不同平臺下，下載方式可能會不相同。

    (5)淘寶購物最後一個支付環節，可以選擇貨到付款、網上銀行、支付寶等型別支付。在不同平臺上，各種支付的方式可能在操作上存在些差異。

    (6)開發一款可以執行在Windows和Andorid平臺的射擊遊戲，Windows下有手槍、AK47、步槍、大刀等武器，Linux同樣也存在這些武器。

    (7)開發火車票影象識別軟體(OCR)，可以在Windows平臺和Linux平臺執行。對識別的結果可以儲存為txt、word、pdf等格式。

    (8)STL裡面的集合容器List、Vector、Deque等，不管使用哪種型別的容器，都可以使用迭代進行抽象操作。 

    (9)生活中也有很多類似的工廠: 偉創力各個生產車間生產不同的產品； 生產海爾冰箱、海爾空調這些產品；肯德基麥當勞在全球設定各個分工廠；中國石油、紫金礦業、景德鎮陶瓷、中國移動、伊利蒙牛在全國的各個分工廠;順豐快遞、申通快遞在全國的驛站等。