设计模式---对象创建模式之抽象工厂模式（Abstract Factory）

Posted 2021-01-01 ssyfj

一：概念

抽象工厂模式是所有形态的工厂模式中最为抽象和最具一般性的。
抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口，使得客户端在不必指定产品的具体类型的情况下，能够创建多个产品族的产品对象

二：动机

在软件系统中，经常面临着“一系列相互依赖的对象”的创建工作；同时，由于需求的变化，往往存在更多系列对象的创建工作。

如何应对这种变化？如何绕过常规的对象创建方法（new），提供一种“封装机制”来避免客户程序和这种“具体对象创建工作”的紧耦合。

三：和工厂方法模式区别

工厂模式只能生产一个产品
抽象工厂可以一次生产一个产品族

四：代码讲解（连接不同数据库）

（一）原代码

class EmployeeDAO{
    
public:
    vector<EmployeeDO> GetEmployees(){
        SqlConnection* connection =　　//数据库连接
            new SqlConnection();
        connection->ConnectionString = "...";

        SqlCommand* command =　　//数据库命令
            new SqlCommand();
        command->CommandText="...";
        command->SetConnection(connection);

        SqlDataReader* reader = command->ExecuteReader();　　//数据库信息读取
        while (reader->Read()){

        }
    }
};

问题提出：

需求更改：需要变更数据库mysql，oracle，sqlite等

所以new是不合适的，是静态特质，定死了。这个类就不适用于多种数据库变化的可能

（二）支持面向接口编程

//数据库访问有关的基类
class IDBConnection{
    
};

class IDBCommand{
    
};

class IDataReader{
    
};

//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{
    
};

class SqlCommand: public IDBCommand{
    
};

class SqlDataReader: public IDataReader{
    
};

//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{
    
};

class OracleCommand: public IDBCommand{
    
};

class OracleDataReader: public IDataReader{
    
};

class EmployeeDAO{
    
public:
    vector<EmployeeDO> GetEmployees(){
        SqlConnection* connection =
            new SqlConnection();
        connection->ConnectionString = "...";

        SqlCommand* command =
            new SqlCommand();
        command->CommandText="...";
        command->SetConnection(connection);

        SqlDataReader* reader = command->ExecuteReader();
        while (reader->Read()){

        }

    }
};

从上篇文章可以知道new是不好的，需要编译时依赖。所以我们想办法使用工厂模式修改去掉new

（三）添加工厂

//数据库访问有关的基类
class IDBConnection{
    
};
class IDBConnectionFactory{
public:
    virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
};


class IDBCommand{
    
};
class IDBCommandFactory{
public:
    virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
};


class IDataReader{
    
};
class IDataReaderFactory{
public:
    virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};


//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{
    
};
class SqlConnectionFactory:public IDBConnectionFactory{
    
};


class SqlCommand: public IDBCommand{
    
};
class SqlCommandFactory:public IDBCommandFactory{
    
};


class SqlDataReader: public IDataReader{
    
};
class SqlDataReaderFactory:public IDataReaderFactory{
    
};

//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{
    
};

class OracleCommand: public IDBCommand{
    
};

class OracleDataReader: public IDataReader{
    
};

//.....也有Oracle相关工厂


class EmployeeDAO{
　　 //根据下面抽象基类，我们可以来创建SQL，Oracle等多种数据库
    IDBConnectionFactory* dbConnectionFactory;
    IDBCommandFactory* dbCommandFactory;
    IDataReaderFactory* dataReaderFactory;
    
public:
    vector<EmployeeDO> GetEmployees(){
        IDBConnection* connection =
            dbConnectionFactory->CreateDBConnection();
        connection->ConnectionString("...");

        IDBCommand* command =
            dbCommandFactory->CreateDBCommand();
        command->CommandText("...");
        command->SetConnection(connection); //关联性

        IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性
        while (reader->Read()){

        }
    }
};

勉强解决了变更数据库的问题

新的问题：

    IDBConnectionFactory* dbConnectionFactory;
    IDBCommandFactory* dbCommandFactory;
    IDataReaderFactory* dataReaderFactory;

我们若是传入3个不同的变量，mysql的连接，Oracle的命令，sqlite的读取，那么就会报错，紊乱，因为原来这三个是有关联的

        IDBConnection* connection =
            dbConnectionFactory->CreateDBConnection();
        connection->ConnectionString("...");

        IDBCommand* command =
            dbCommandFactory->CreateDBCommand();
        command->CommandText("...");
        command->SetConnection(connection); //关联性

        IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性

什么样的数据库就和什么样的命令相关联，数据库连接对于每个数据库也是不一样的，所以，我们需要要保证关联性一致

（四）引出抽象工厂

//数据库访问有关的基类
class IDBConnection{
    
};

class IDBCommand{
    
};

class IDataReader{
    
};


class IDBConnectionFactory{
public:
    virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
};

class IDBCommandFactory{
public:
    virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
};

class IDataReaderFactory{
public:
    virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};

我们发现3个类的相关性很强，那么我们就可以使用一个工厂来实现：高内聚

//数据库访问有关的基类
class IDBConnection{
    
};

class IDBCommand{
    
};

class IDataReader{
    
};


class IDBFactory{
public:
    virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
    virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
    virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};

//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{
    
};
class SqlCommand: public IDBCommand{
    
};
class SqlDataReader: public IDataReader{
    
};


class SqlDBFactory:public IDBFactory{
public:
    virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
    virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
    virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
 
};

//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{
    
};

class OracleCommand: public IDBCommand{
    
};

class OracleDataReader: public IDataReader{
    
};

class OracleDBFactory:public IDBFactory{
public:
    virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
    virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
    virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};

class EmployeeDAO{
    IDBFactory* dbFactory;
    
public:
    vector<EmployeeDO> GetEmployees(){
        IDBConnection* connection =
            dbFactory->CreateDBConnection();
        connection->ConnectionString("...");

        IDBCommand* command =
            dbFactory->CreateDBCommand();
        command->CommandText("...");
        command->SetConnection(connection); //关联性

        IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性
        while (reader->Read()){

        }
    }
};

五：模式定义

提供一个接口，让该接口负责创建一系列“相关或相互依赖的对象”，无需指定它们具体的类。 

                                                                             --《设计模式》Gof

六：类图（结构）

其中还少了一个抽象产品IDataReader,就可以和上面代码对应上了。

七：要点总结

（一）如果没有应对“多系列对象构建”的需求变化，则没有必要使用 Abstract Factory 模式，这时候使用简单的工厂完全可以。

（二）“系列对象”指的是在某一特定系列下的对象之间具有相互依赖或作用的关系。不同系列的对象之间不能相互依赖。

（三）Abstract Factory 模式主要在于应对“新系列”的需求变动，其缺点在于难以应对“新对象”的需求变动。

新系列：是指mysql，Oracle，sqlite等各是一个系列

新对象的需求变化：像是连接，命令，查询，我们若是再添加一个变动到抽象基类，可以往往不适用全部的系列（抽象基类要求稳定）

八：案例实现（南北水果族）

class Fruit
{
public:
    virtual void sayname() = 0;
    virtual ~Fruit(){}
};

class FruitFactory
{
public:
    virtual Fruit* getApple() = 0;
    virtual Fruit* getBanana() = 0;
    virtual ~FruitFactory(){};
};

class NorthApple :public Fruit
{
public:
    virtual void sayname()
    {
        cout << "you get a north apple" << endl;
    }
};

class NorthBanana :public Fruit
{
public:
    virtual void sayname()
    {
        cout << "you get a north banana" << endl;
    }
};

class NorthFruitFactory :public FruitFactory
{
public:
    virtual Fruit* getApple()
    {
        return new NorthApple();
    }

    virtual Fruit* getBanana()
    {
        return new NorthBanana();
    }
};

class SouthApple :public Fruit
{
public:
    virtual void sayname()
    {
        cout << "you get a south apple" << endl;
    }
};

class SouthBanana :public Fruit
{
public:
    virtual void sayname()
    {
        cout << "you get a south banana" << endl;
    }
};

class SouthFruitFactory :public FruitFactory
{
public:
    virtual Fruit* getApple()
    {
        return new SouthApple();
    }

    virtual Fruit* getBanana()
    {
        return new SouthBanana();
    }
};

void main()
{
    FruitFactory *ff = new NorthFruitFactory();
    Fruit* ap = ff->getApple();
    Fruit* ba = ff->getBanana();
    ap->sayname();
    ba->sayname();
    system("pause");
    return;
}