23种设计模式-抽象工厂模式

模式定义

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，提供接口用于创建一组相关或相互依赖的对象家族，而无需指定具体类[2][3][5]。其核心是通过抽象工厂统一管理多个产品族的创建，确保产品之间的兼容性，适用于需要统一风格或约束的场景（如不同品牌的数控系统组件）。

---

模式结构

抽象产品族（Abstract Product Family）：定义产品家族的接口（如数控系统中的运动控制器、传感器）。 具体产品（Concrete Product）：实现同一产品族的不同品牌/类型组件（如西门子运动控制器、发那科传感器）。 抽象工厂（Abstract Factory）：声明创建整个产品族的方法（如createMotion()和createSensor()）。 具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，生成同一品牌/系列的具体产品[2][3][5]。

---

C++示例（数控系统场景） #include // 抽象产品1：运动控制器接口 class MotionController { public: virtual void execute() = 0; virtual ~MotionController() = default; }; // 具体产品1A：西门子运动控制器 class SiemensMotion : public MotionController { public: void execute() override { std::cout << "西门子系统：执行五轴联动控制" << std::endl; } }; // 具体产品1B：发那科运动控制器 class FanucMotion : public MotionController { public: void execute() override { std::cout << "发那科系统：执行高速高精度插补" << std::endl; } }; // 抽象产品2：传感器接口 class Sensor { public: virtual void readData() = 0; virtual ~Sensor() = default; }; // 具体产品2A：西门子传感器 class SiemensSensor : public Sensor { public: void readData() override { std::cout << "西门子传感器：采集温度与振动数据" << std::endl; } }; // 具体产品2B：发那科传感器 class FanucSensor : public Sensor { public: void readData() override { std::cout << "发那科传感器：检测刀具磨损状态" << std::endl; } }; // 抽象工厂：支持创建同一品牌的产品族 class CNCFactory { public: virtual MotionController* createMotion() = 0; virtual Sensor* createSensor() = 0; virtual ~CNCFactory() = default; }; // 具体工厂1：西门子产品族工厂 class SiemensFactory : public CNCFactory { public: MotionController* createMotion() override { return new SiemensMotion(); } Sensor* createSensor() override { return new SiemensSensor(); } }; // 具体工厂2：发那科产品族工厂 class FanucFactory : public CNCFactory { public: MotionController* createMotion() override { return new FanucMotion(); } Sensor* createSensor() override { return new FanucSensor(); } }; // 客户端代码 int main() { // 使用西门子工厂创建产品族 CNCFactory* siemensFactory = new SiemensFactory(); MotionController* siemensMotion = siemensFactory->createMotion(); Sensor* siemensSensor = siemensFactory->createSensor(); siemensMotion->execute(); // 输出西门子系统控制逻辑 siemensSensor->readData(); // 输出西门子传感器逻辑 // 使用发那科工厂创建产品族 CNCFactory* fanucFactory = new FanucFactory(); MotionController* fanucMotion = fanucFactory->createMotion(); Sensor* fanucSensor = fanucFactory->createSensor(); fanucMotion->execute(); // 输出发那科系统控制逻辑 fanucSensor->readData(); // 输出发那科传感器逻辑 // 释放资源 delete siemensFactory; delete siemensMotion; delete siemensSensor; delete fanucFactory; delete fanucMotion; delete fanucSensor; return 0; }

---

模式优势

产品族一致性：确保同一工厂创建的对象相互兼容（如西门子控制器与传感器协同工作）。 解耦与扩展性：新增品牌或产品族时（如海德汉系统），只需扩展工厂和产品类，无需修改客户端代码。 统一接口：客户端仅依赖抽象接口，屏蔽具体实现细节。

---

适用场景

需要创建多个关联产品的系统（如数控系统的控制器、传感器、驱动器）。 需要约束产品间的兼容性（如不允许混用不同品牌的组件）。