抽象工厂模式（附C++代码示例）

抽象工厂模式的含义

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种方式，能够封装一组具有共同主题但各自独立的工厂，而无需指定具体类。抽象工厂模式允许客户端通过接口操作实例，而不需要依赖具体类。

核心思想及解释

抽象工厂模式的核心思想是提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。在这个模式中，每一个工厂都负责生产不同产品族的全部产品，这样的产品族可以轻松扩展为新的产品，而不影响已有代码。

为什么要使用抽象工厂模式

1. 支持新的种类的产品的扩展： 抽象工厂模式支持添加新的产品族，而无需修改已有系统，符合开闭原则。
2. 封装产品系列的创建： 客户代码从具体的产品创建中解耦出来，增加了系统的灵活性。
3. 强化了代码间的低耦合性： 客户端只依赖于产品的抽象类，不依赖于具体实现，提高了系统的可维护性和可扩展性。

使用抽象工厂模式需要注意的点

1. 保持接口稳定性： 一旦添加新的产品族，所有的工厂实现都需要更新，这可能会造成广泛的代码修改。
2. 增加系统的复杂度： 可能导致系统中类和对象的数量显著增加。

工程的应用场景

1. 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示时。
2. 系统需要多个产品族，而且系统中的产品族需要经常扩展时。
3. 关联多个产品族，但不希望使用具体类来表示这些关系时。

示例代码及解释

假设我们要开发一个 UI 库，支持不同风格的 UI 组件，例如 Windows 和 macOS 风格的按钮和复选框。

首先，定义抽象产品和具体产品：

#include 
using namespace std;

// Abstract product A
class Button {
public:
    virtual void paint() = 0;
    virtual ~Button() {}
};

// Abstract product B
class Checkbox {
public:
    virtual void paint() = 0;
    virtual ~Checkbox() {}
};

// Concrete product A1
class WindowsButton : public Button {
public:
    void paint() override {
        cout << "Painting a Windows style button." << endl;
    }
};

// Concrete product B1
class WindowsCheckbox : public Checkbox {
public:
    void paint() override {
        cout << "Painting a Windows style checkbox." << endl;
    }
};

// Concrete product A2
class MacOSButton : public Button {
public:
    void paint() override {
        cout << "Painting a MacOS style button." << endl;
    }
};

// Concrete product B2
class MacOSCheckbox : public Checkbox {
public:
    void paint() override {
        cout << "Painting a MacOS style checkbox." << endl;
    }
};

定义抽象工厂和具体工厂：

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

// Concrete factory 1
class WindowsFactory : public GUIFactory {
public:
    Button* createButton() override {
        return new WindowsButton();
    }
    Checkbox* createCheckbox() override {
        return new WindowsCheckbox();
    }
};

// Concrete factory 2
class MacOSFactory : public GUIFactory {
public:
    Button* createButton() override {
        return new MacOSButton();
    }
    Checkbox* createCheckbox() override {
        return new MacOSCheckbox();
    }
};

客户端代码示例：

int main() {
    GUIFactory* factory;
    Button* button;
    Checkbox* checkbox;

    // 使用 Windows 的 UI
    factory = new WindowsFactory();
    button = factory->createButton();
    checkbox = factory->createCheckbox();
    button->paint();
    checkbox->paint();
    delete button;
    delete checkbox;
    delete factory;

    // 使用 MacOS 的 UI
    factory = new MacOSFactory();
    button = factory->createButton();
    checkbox = factory->createCheckbox();
    button->paint();
    checkbox->paint();
    delete button;
    delete checkbox;
    delete factory;

    return 0;
}

输出代码运行结果

Painting a Windows style button.
Painting a Windows style checkbox.
Painting a MacOS style button.
Painting a MacOS style checkbox.

这个例子展示了如何使用抽象工厂模式创建针对不同操作系统风格的 UI 组件，而无需修改客户代码。