设计模式：抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）详解

创作时间:

作者:

@小白创作中心

设计模式：抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）详解

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/Interview_TC/article/details/147028612

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是GoF设计模式中的一种创建型模式，主要用于创建一系列相关或相互依赖的对象。它提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。这种模式特别适用于需要处理多个产品族的场景，例如跨平台UI组件库的设计。

经过前两天的学习，我们已经掌握了单例模式与工厂方法模式，理解了如何控制实例个数与如何通过子类封装对象的创建逻辑。今天，我们将进一步深入“工厂”体系，学习抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern），这是在实际项目中用于创建“产品族”的关键设计模式。

一、Day 1~2 回顾

✅ Day 1：单例模式

保证一个类只有一个实例。
适合日志系统、配置加载器、数据库连接池等场景。
推荐使用 C++11 局部静态变量实现线程安全。

✅ Day 2：工厂方法模式

将创建产品的职责下放给子类工厂。
满足开闭原则：添加新产品时只需新增具体工厂和产品类。
适用于“产品种类多变”的系统结构。

二、抽象工厂模式简介

📌 定义：

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。关键词：“一系列相关对象” → 产品族

✅ 场景关键词：

多个产品类型（如按钮、窗口）
同一系列产品（如 Windows 风格、Mac 风格）
产品之间存在匹配关系

三、类图结构


             +------------------------+
             |   AbstractFactory      |
             |------------------------|
             | +createButton()        |
             | +createCheckbox()      |
             +-----------+------------+
                         |
       +-----------------+-----------------+
       |                                   |
+-------------+                   +----------------+
| WinFactory  |                   | MacFactory     |
+-------------+                   +----------------+
| +createButton() |              | +createButton() |
| +createCheckbox() |           | +createCheckbox()|
     产品结构（同理）
+-----------------+       +------------------+
| AbstractButton  |<------| WinButton        |
|                 |       | MacButton        |
+-----------------+       +------------------+

四、C++ 实现：跨平台 UI 工厂

我们来设计一个跨平台 GUI 库，可以根据平台生成不同风格的按钮和复选框。

1. 抽象产品类


class Button {
public:
    virtual void paint() = 0;
    virtual ~Button() {}
};
class Checkbox {
public:
    virtual void paint() = 0;
    virtual ~Checkbox() {}
};

2. 具体产品类


class WinButton : public Button {
public:
    void paint() override {
        std::cout << "绘制 Windows 风格按钮" << std::endl;
    }
};
class MacButton : public Button {
public:
    void paint() override {
        std::cout << "绘制 Mac 风格按钮" << std::endl;
    }
};
class WinCheckbox : public Checkbox {
public:
    void paint() override {
        std::cout << "绘制 Windows 风格复选框" << std::endl;
    }
};
class MacCheckbox : public Checkbox {
public:
    void paint() override {
        std::cout << "绘制 Mac 风格复选框" << std::endl;
    }
};

3. 抽象工厂类


class GUIFactory {
public:
    virtual Button* createButton() = 0;
    virtual Checkbox* createCheckbox() = 0;
    virtual ~GUIFactory() {}
};

4. 具体工厂类


class WinFactory : public GUIFactory {
public:
    Button* createButton() override {
        return new WinButton();
    }
    Checkbox* createCheckbox() override {
        return new WinCheckbox();
    }
};
class MacFactory : public GUIFactory {
public:
    Button* createButton() override {
        return new MacButton();
    }
    Checkbox* createCheckbox() override {
        return new MacCheckbox();
    }
};

5. 客户端代码


void render(GUIFactory* factory) {
    Button* btn = factory->createButton();
    Checkbox* chk = factory->createCheckbox();
    btn->paint();
    chk->paint();
    delete btn;
    delete chk;
}
int main() {
    WinFactory win;
    MacFactory mac;
    render(&win);
    render(&mac);
    return 0;
}