研磨设计模式之抽象工厂模式-1

抽象工厂模式（Abstract Factory）
1.1  场景问题
1.1.1  选择组装电脑的配件
        举个生活中常见的例子——组装电脑，我们在组装电脑的时候，通常需要选择一系列的配件，比如：CPU、硬盘、内存、主板、电源、机箱等等。为了使讨论简单点，只考虑选择CPU和主板的问题。
        事实上，我们在选择CPU的时候，面临一系列的问题，比如：品牌、型号、针脚数目、主频等问题，只有把这些都确定下来，才能确定具体的CPU。
        同样，在选择主板的时候，也有一系列的问题，比如：品牌、芯片组、集成芯片、总线频率等问题，也只有这些都确定了，才能确定具体的主板。
        选择不同的CPU和主板，是每个客户去组装电脑的时候，向装机公司提出的要求，也就是我们每个人自己拟定的装机方案。
        在最终确定这个装机方案之前，还需要整体考虑各个配件之间的兼容性，比如：CPU和主板，如果CPU针脚数和主板提供的CPU插口不兼容，是无法组装的。也就是说，装机方案是有整体性的，里面选择的各个配件之间是有关联的。
        对于装机工程师而言，他只知道组装一台电脑，需要相应的配件，但是具体使用什么样的配件，还得由客户说了算。也就是说装机工程师只是负责组装，而客户负责选择装配所需要的具体的配件。因此，当装机工程师为不同的客户组装电脑时，只需要按照客户的装机方案，去获取相应的配件，然后组装即可。
        现在需要使用程序来把这个装机的过程，尤其是选择组装电脑配件的过程实现出来，该如何实现呢？


1.1.2  不用模式的解决方案
        考虑客户的功能，需要选择自己需要的CPU和主板，然后告诉装机工程师自己的选择，接下来就等着装机工程师组装机器了。
        对装机工程师而言，只是知道CPU和主板的接口，而不知道具体实现，很明显可以用上简单工厂或工厂方法模式，为了简单，这里选用简单工厂吧。客户告诉装机工程师自己的选择，然后装机工程师会通过相应的工厂去获取相应的实例对象。
（1）先来看看CPU和主板的接口，先看CPU的接口定义，示例代码如下：

/**
 * CPU的接口
 */
public interface CPUApi {
	/**
	 * 示意方法，CPU具有运算的功能
	 */
	public void calculate();
}

再看看主板的接口定义，示例代码如下：

/**
 * 主板的接口
 */
public interface MainboardApi {
	/**
	 * 示意方法，主板都具有安装CPU的功能
	 */
	public void installCPU();	
}

（2）接下来看看具体的CPU实现，先看Intel的CPU实现，示例代码如下：

/**
 *Intel的CPU实现
 */
public class IntelCPU implements CPUApi{
	/**
	 * CPU的针脚数目
	 */
	private int pins = 0;
	/**
	 * 构造方法，传入CPU的针脚数目
	 * @param pins CPU的针脚数目
	 */
	public IntelCPU(int pins){
		this.pins = pins;
	}
	public void calculate() {
		System.out.println("now in Intel CPU,pins="+pins);
	}
}

再看看AMD的CPU实现，示例代码如下：

/**
 * AMD的CPU实现
 */
public class AMDCPU implements CPUApi{
	/**
	 * CPU的针脚数目
	 */
	private int pins = 0;
	/**
	 * 构造方法，传入CPU的针脚数目
	 * @param pins CPU的针脚数目
	 */
	public AMDCPU(int pins){
		this.pins = pins;
	}
	public void calculate() {
		System.out.println("now in AMD CPU,pins="+pins);
	}
}

（3）接下来看看具体的主板实现，先看技嘉的主板实现，示例代码如下：

/**
 * 技嘉的主板 
 */
public class GAMainboard implements MainboardApi {
	/**
	 * CPU插槽的孔数
	 */
	private int cpuHoles = 0;
	/**
	 * 构造方法，传入CPU插槽的孔数
	 * @param cpuHoles CPU插槽的孔数
	 */
	public GAMainboard(int cpuHoles){
		this.cpuHoles = cpuHoles;
	}
	public void installCPU() {
		System.out.println("now in GAMainboard,cpuHoles="
+cpuHoles);
	}
}

再看看微星的主板实现，示例代码如下：

/**
 * 微星的主板
 */
public class MSIMainboard implements MainboardApi{
	/**
	 * CPU插槽的孔数
	 */
	private int cpuHoles = 0;
	/**
	 * 构造方法，传入CPU插槽的孔数
	 * @param cpuHoles CPU插槽的孔数
	 */
	public MSIMainboard(int cpuHoles){
		this.cpuHoles = cpuHoles;
	}
	public void installCPU() {
		System.out.println("now in MSIMainboard,cpuHoles="
+cpuHoles);
	}
}

（4）接下来看看创建CPU和主板的工厂，先看创建CPU的工厂实现，示例代码如下：

/**
 * 创建CPU的简单工厂
 */
public class CPUFactory {
	/**
	 * 创建CPU接口对象的方法
	 * @param type 选择CPU类型的参数
	 * @return CPU接口对象的方法
	 */
	public static CPUApi createCPUApi(int type){
		CPUApi cpu = null;
		//根据参数来选择并创建相应的CPU对象
		if(type==1){
			cpu = new IntelCPU(1156);
		}else if(type==2){
			cpu = new AMDCPU(939);
		}
		return cpu;
	}	
}

再看看创建主板的工厂实现，示例代码如下：

/**
 * 创建主板的简单工厂
 */
public class MainboardFactory {
	/**
	 * 创建主板接口对象的方法
	 * @param type 选择主板类型的参数
	 * @return 主板接口对象的方法
	 */
	public static MainboardApi createMainboardApi(int type){
		MainboardApi mainboard = null;
		//根据参数来选择并创建相应的主板对象
		if(type==1){
			mainboard = new GAMainboard(1156);
		}else if(type==2){
			mainboard = new MSIMainboard(939);
		}
		return mainboard;
	}
}

（5）接下来看看装机工程师的实现，示例代码如下：

/**
 * 装机工程师的类
 */
public  class ComputerEngineer {
	/**
	 * 定义组装机器需要的CPU
	 */
	private CPUApi cpu= null;
	/**
	 * 定义组装机器需要的主板
	 */
	private MainboardApi mainboard = null;
	/**
	 * 装机过程
	 * @param cpuType 客户选择所需CPU的类型
	 * @param mainboardType 客户选择所需主板的类型
	 */
	public void makeComputer(int cpuType,int mainboardType){
		//1：首先准备好装机所需要的配件
		prepareHardwares(cpuType,mainboardType);
		//2：组装机器		
		//3：测试机器		
		//4：交付客户
	}
	/**
	 * 准备装机所需要的配件
	 * @param cpuType 客户选择所需CPU的类型
	 * @param mainboardType 客户选择所需主板的类型
	 */
	private void prepareHardwares(int cpuType,int mainboardType){
		//这里要去准备CPU和主板的具体实现，为了示例简单，这里只准备这两个
		//可是，装机工程师并不知道如何去创建，怎么办呢？
		
		//直接找相应的工厂获取
		this.cpu = CPUFactory.createCPUApi(cpuType);
		this.mainboard = MainboardFactory.createMainboardApi(
mainboardType);
		//测试一下配件是否好用
		this.cpu.calculate();
		this.mainboard.installCPU();
	}
}

（6）看看此时的客户端，应该通过装机工程师来组装电脑，客户需要告诉装机工程师他选择的配件，示例代码如下：

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//创建装机工程师对象
		ComputerEngineer engineer = new ComputerEngineer();
		//告诉装机工程师自己选择的配件，让装机工程师组装电脑
		engineer.makeComputer(1,1);
	}
}

运行结果如下：

now in Intel CPU,pins=1156
now in GAMainboard,cpuHoles=1156

1.1.3  有何问题
        看了上面的实现，会感觉到很简单嘛，通过使用简单工厂来获取需要的CPU和主板对象，然后就可以组装电脑了。有何问题呢？
        虽然上面的实现，通过简单工厂解决解决了：对于装机工程师，只知CPU和主板的接口，而不知道具体实现的问题。但还有一个问题没有解决，什么问题呢？那就是这些CPU对象和主板对象其实是有关系的，是需要相互匹配的。而在上面的实现中，并没有维护这种关联关系，CPU和主板是由客户随意选择的。这是有问题的。
        比如在上面实现中的客户端，在调用makeComputer时，传入参数为(1,2)，试试看，运行结果就会如下：

now in Intel CPU,pins=1156
now in MSIMainboard,cpuHoles=939

    观察上面的结果，你就会看出问题来了，客户选择的CPU的针脚是1156针的，而选择的主板上的CPU插孔却只有939针，根本无法组装。这就是没有维护配件之间的关系造成的。
        该怎么解决这个问题呢？