Абстрактная фабрика (шаблон проектирования)

Абстрактная фабрика
Абстрактная фабрика
	Abstract factory
Тип	порождающий
Назначение	Предоставляет интерфейс для создания семейств взаимосвязанных или взаимозависимых объектов, не специфицируя их конкретных классов.
Структура
Применяется в случаях	Когда программа должна быть независимой от процесса и типов создаваемых новых объектов.; Когда необходимо создать семейства или группы взаимосвязанных объектов исключая возможность одновременного использования объектов из разных этих наборов в одном контексте.;
Плюсы	изолирует конкретные классы;; упрощает замену семейств продуктов;; гарантирует сочетаемость продуктов.;
Минусы	сложно добавить поддержку нового вида продуктов.;
Описан в Design Patterns	Да

Абстрактная фабрика
Абстрактная фабрика
	Abstract factory
Тип	порождающий
Назначение	Предоставляет интерфейс для создания семейств взаимосвязанных или взаимозависимых объектов, не специфицируя их конкретных классов.
Структура
Применяется в случаях	Когда программа должна быть независимой от процесса и типов создаваемых новых объектов.; Когда необходимо создать семейства или группы взаимосвязанных объектов исключая возможность одновременного использования объектов из разных этих наборов в одном контексте.;
Плюсы	изолирует конкретные классы;; упрощает замену семейств продуктов;; гарантирует сочетаемость продуктов.;
Минусы	сложно добавить поддержку нового вида продуктов.;
Описан в Design Patterns	Да

Абстрактная фабрика (англ. Abstract factory) — порождающий шаблон проектирования, предоставляет интерфейс для создания семейств взаимосвязанных или взаимозависимых объектов, не специфицируя их конкретных классов. Шаблон реализуется созданием абстрактного класса Factory, который представляет собой интерфейс для создания компонентов системы (например, для оконного интерфейса он может создавать окна и кнопки). Затем пишутся классы, реализующие этот интерфейс^[2].

Предоставляет интерфейс для создания семейств взаимосвязанных или взаимозависимых объектов, не специфицируя их конкретных классов.

изолирует конкретные классы;
упрощает замену семейств продуктов;
гарантирует сочетаемость продуктов.

сложно добавить поддержку нового вида продуктов.

Система не должна зависеть от того, как создаются, компонуются и представляются входящие в неё объекты.
Входящие в семейство взаимосвязанные объекты должны использоваться вместе и вам необходимо обеспечить выполнение этого ограничения.
Система должна конфигурироваться одним из семейств составляющих её объектов.
Требуется предоставить библиотеку объектов, раскрывая только их интерфейсы, но не реализацию.

Пример на Swift

Исходный текст на языке Swift

//: Playground - noun: a place where people can play

/// <summary>
/// Класс абстрактной фабрики
/// </summary>
protocol AbstractFactory {
    func createProductA() -> AbstractProductA
    func createProductB() -> AbstractProductB
}


/// <summary>
/// Класс фабрики № 1
/// </summary>
class ConcreteFactory1: AbstractFactory {
    public func createProductA() -> AbstractProductA {
        return ProductA1()
    }
    public func createProductB() -> AbstractProductB {
        return ProductB1()
    }
}

/// <summary>
/// Класс фабрики № 2
/// </summary>
class ConcreteFactory2 : AbstractFactory {
    public func createProductA() -> AbstractProductA {
        return ProductA2()
    }
    public func createProductB() -> AbstractProductB {
        return ProductB2()
    }
}

/// <summary>
/// Абстрактный класс продукта А
/// </summary>
protocol AbstractProductA {}
//
/// <summary>
/// Абстрактный класс продукта В
/// </summary>
protocol AbstractProductB {
    func interact(a: AbstractProductA)
}


/// <summary>
/// Первый класс продукта типа А
/// </summary>
class ProductA1 : AbstractProductA {}

/// <summary>
/// Первый класс продукта типа В
/// </summary>
class ProductB1 : AbstractProductB {
    public func interact(a: AbstractProductA) {
        print("\(type(of:self)) interacts with \(type(of: a.self))")
    }
}

/// <summary>
/// Второй класс продукта типа А
/// </summary>
class ProductA2 : AbstractProductA {}

/// <summary>
/// Второй класс продукта типа В
/// </summary>
class ProductB2 : AbstractProductB {
    public func interact(a: AbstractProductA) {
        print("\(type(of:self)) interacts with \(type(of: a.self))")
    }
}

/// <summary>
/// Класс клиента, в котором происходит взаимодействие между объектами
/// </summary>
class Client {
    private let _abstractProductA: AbstractProductA
    private let _abstractProductB: AbstractProductB

    // Конструктор
    public init(factory: AbstractFactory) {
        _abstractProductB = factory.createProductB();
        _abstractProductA = factory.createProductA();
    }

    public func run() {
        _abstractProductB.interact(a: _abstractProductA)
    }
}

/// <summary>
/// Точка входа в приложение
/// </summary>
// Вызов абстрактной фабрики № 1
let factory1 = ConcreteFactory1()
let client1 = Client(factory: factory1)
client1.run()

// Вызов абстрактной фабрики № 2
let factory2 = ConcreteFactory2()
let client2 = Client(factory: factory2)
client2.run()

Пример на C#[3]

Исходный код на языке C Sharp

using System;
namespace DoFactory.GangOfFour.Abstract.Structural
{
  class MainApp
  {
    /// <summary>
    /// Точка входа в приложение
    /// </summary>
    public static void Main()
    {
      // Вызов абстрактной фабрики № 1
      AbstractFactory factory1 = new ConcreteFactory1();
      Client client1 = new Client(factory1);
      client1.Run();
 
      // Вызов абстрактной фабрики № 2
      AbstractFactory factory2 = new ConcreteFactory2();
      Client client2 = new Client(factory2);
      client2.Run();
 
      // Ожидание ввода
      Console.ReadKey();
    }
  }
 
  /// <summary>
  /// Класс абстрактной фабрики
  /// </summary>
  abstract class AbstractFactory
  {
    public abstract AbstractProductA CreateProductA();
    public abstract AbstractProductB CreateProductB();
  }
 
 
  /// <summary>
  /// Класс фабрики № 1
  /// </summary>
  class ConcreteFactory1 : AbstractFactory
  {
    public override AbstractProductA CreateProductA()
    {
      return new ProductA1();
    }
    public override AbstractProductB CreateProductB()
    {
      return new ProductB1();
    }
  }
 
  /// <summary>
  /// Класс фабрики № 2
  /// </summary>
  class ConcreteFactory2 : AbstractFactory
  {
    public override AbstractProductA CreateProductA()
    {
      return new ProductA2();
    }
    public override AbstractProductB CreateProductB()
    {
      return new ProductB2();
    }
  }
 
  /// <summary>
  /// Абстрактный класс продукта А
  /// </summary>
  abstract class AbstractProductA
  {
  }
 
  /// <summary>
  /// Абстрактный класс продукта В
  /// </summary>
  abstract class AbstractProductB
  {
    public abstract void Interact(AbstractProductA a);
  }
 
 
  /// <summary>
  /// Первый класс продукта типа А
  /// </summary>
  class ProductA1 : AbstractProductA
  {
  }
 
  /// <summary>
  /// Первый класс продукта типа В
  /// </summary>
  class ProductB1 : AbstractProductB
  {
    public override void Interact(AbstractProductA a)
    {
      Console.WriteLine(this.GetType().Name +
        " interacts with " + a.GetType().Name);
    }
  }
 
  /// <summary>
  /// Второй класс продукта типа А
  /// </summary>
  class ProductA2 : AbstractProductA
  {
  }
 
  /// <summary>
  /// Второй класс продукта типа В
  /// </summary>
  class ProductB2 : AbstractProductB
  {
    public override void Interact(AbstractProductA a)
    {
      Console.WriteLine(this.GetType().Name +
        " interacts with " + a.GetType().Name);
    }
  }
 
  /// <summary>
  /// Класс клиента, в котором происходит взаимодействие между объектами
  /// </summary>
  class Client
  {
    private AbstractProductA _abstractProductA;
    private AbstractProductB _abstractProductB;
 
    // Конструктор
    public Client(AbstractFactory factory)
    {
      _abstractProductB = factory.CreateProductB();
      _abstractProductA = factory.CreateProductA();
    }
 
    public void Run()
    {
      _abstractProductB.Interact(_abstractProductA);
    }
  }
}

Пример на Java

Исходный текст на языке Java

public class AbstractFactoryExample {

    public static void main(String[] args) {

        AbstractFactory factory1 = new ConcreteFactory1();
        Client client1 = new Client(factory1);
        client1.execute();

        AbstractFactory factory2 = new ConcreteFactory2();
        Client client2 = new Client(factory2);
        client2.execute();
    }
}

class Client {
    private AbstractProductA productA;
    private AbstractProductB productB;

    Client(AbstractFactory factory) {
        productA = factory.createProductA();
        productB = factory.createProductB();
    }

    void execute() {
        productB.interact(productA);
    }
}

interface AbstractFactory {
    AbstractProductA createProductA();
    AbstractProductB createProductB();
}

interface AbstractProductA {
    void interact(AbstractProductB b);
}

interface AbstractProductB {
    void interact(AbstractProductA a);
}

class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {

    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA1();
    }
    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}

class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {

    @Override
    public AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA2();
    }
    @Override
    public AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}

class ProductA1 implements AbstractProductA {
 @Override
    public void interact(AbstractProductB b) {
        System.out.println(this.getClass().getName() + " interacts with " + b.getClass().getName());
    }
}

class ProductB1 implements AbstractProductB {

    @Override
    public void interact(AbstractProductA a) {
        System.out.println(this.getClass().getName() + " interacts with " + a.getClass().getName());
    }

}

class ProductA2 implements AbstractProductA {
 @Override
    public void interact(AbstractProductB b) {
        System.out.println(this.getClass().getName() + " interacts with " + b.getClass().getName());
    }
}

class ProductB2 implements AbstractProductB {

    @Override
    public void interact(AbstractProductA a) {
        System.out.println(this.getClass().getName() + " interacts with " + a.getClass().getName());
    }

}

Пример на PHP5

Исходный текст на языке PHP5

interface IHead
{
    public function drawHead($x, $y);
}

class RedHead implements IHead
{
    public function drawHead($x, $y) {
        echo 'Your red head in axis x = ' . $x . ' and axis y = ' . $y . '</ br>' . PHP_EOL;
    }
}

class WhiteHead implements IHead
{
    public function drawHead($x, $y) {
        echo 'Your white head in axis x = ' . $x . ' and axis y = ' . $y . '</ br>' . PHP_EOL;
    }
}

interface IBody
{
    public function drawBody($x, $y);
}

class RedBody implements IBody
{
    public function drawBody($x, $y) {
        echo 'Your red body in axis x = ' . $x . ' and axis y = ' . $y . '</ br>' . PHP_EOL;
    }
}

class WhiteBody implements IBody
{
    public function drawBody($x, $y) {
        echo 'Your white body in axis x = ' . $x . ' and axis y = ' . $y . '</ br>' . PHP_EOL;
    }
}

/**
 * Interface ISnowman - this is abstract factory
 */
interface ISnowman
{
    public function drawHead($x, $y);
    public function drawBody($x, $y);
}

/**
 * Class WhiteSnowman - concrete factory
 */
class WhiteSnowman implements ISnowman
{
    protected $head;
    protected $body;

    public function __construct() {
        $this->head = new WhiteHead();
        $this->body = new WhiteBody();
    }
    public function drawHead($x, $y) {
        $this->head->drawHead($x, $y);
    }
    public function drawBody($x, $y) {
        $this->body->drawBody($x, $y);
    }
}
/**
 * Class RedSnowman - concrete factory
 */
class RedSnowman implements ISnowman
{
    protected $head;
    protected $body;

    public function __construct() {
        $this->head = new RedHead();
        $this->body = new RedBody();
    }
    public function drawHead($x, $y) {
        $this->head->drawHead($x, $y);
    }
    public function drawBody($x, $y) {
        $this->body->drawBody($x, $y);
    }
}

function snowman(ISnowman $snowman) {
    $snowman->drawHead(1,1);
    $snowman->drawBody(1,2);
}

$typeSnowman = 'red';
// мы выбираем тип семейства в начале кода
if($typeSnowman == 'red')
    $snowman = new RedSnowman();
else
    $snowman = new WhiteSnowman();

snowman($snowman);

Пример на Python

Исходный текст на языке Python

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Beer(metaclass=ABCMeta):
	pass


class Snack(metaclass=ABCMeta):

	@abstractmethod
	def interact(self, beer: Beer) -> None:
		pass


class AbstractShop(metaclass=ABCMeta):

	@abstractmethod
	def buy_beer(self) -> Beer:
		pass

	@abstractmethod
	def buy_snack(self) -> Snack:
		pass


class Tuborg(Beer):
	pass


class Staropramen(Beer):
	pass


class Peanuts(Snack):

	def interact(self, beer: Beer) -> None:
		print('Мы выпили по бутылке пива {} и закусили его арахисом'.format(
			beer.__class__.__name__))


class Chips(Snack):

	def interact(self, beer: Beer) -> None:
		print('Мы выпили несколько банок пива {} и съели пачку чипсов'.format(
			beer.__class__.__name__))


class ExpensiveShop(AbstractShop):

	def buy_beer(self) -> Beer:
		return Tuborg()

	def buy_snack(self) -> Snack:
		return Peanuts()


class CheapShop(AbstractShop):

	def buy_beer(self) -> Beer:
		return Staropramen()

	def buy_snack(self) -> Snack:
		return Chips()


if __name__ == '__main__':
	expensive_shop = ExpensiveShop()
	cheap_shop = CheapShop()
	print('OUTPUT:')
	beer = expensive_shop.buy_beer()
	snack = cheap_shop.buy_snack()
	snack.interact(beer)
	beer = cheap_shop.buy_beer()
	snack = expensive_shop.buy_snack()
	snack.interact(beer)

'''
OUTPUT:
Мы выпили несколько банок пива Tuborg и съели пачку чипсов
Мы выпили по бутылке пива Staropramen и закусили его арахисом
'''

Пример на Scala

Исходный текст на языке Scala

abstract class AbstractTerrestrialAnimal {

  def walk: String
}

abstract class AbstractWaterAnimal {

  def swim: String
}

abstract class AbstractZoo {

  def getCity: String

  def getTerrestrialAnimal: AbstractTerrestrialAnimal

  def getWaterAnimal: AbstractWaterAnimal
}

class Wolverine extends AbstractTerrestrialAnimal {

  override def walk: String = "Wolverine is walking"
}

class HoneyBadger extends AbstractTerrestrialAnimal {

  override def walk: String = "Honey badger is walking"
}

class Walrus extends AbstractWaterAnimal {

  override def swim: String = "Walrus is swimming"
}

class SeaLion extends AbstractWaterAnimal {

  override def swim: String = "Sea lion is swimming"
}

class MunichZoo extends AbstractZoo {

  override def getCity: String = "Munich"

  override def getTerrestrialAnimal: AbstractTerrestrialAnimal = new Wolverine

  override def getWaterAnimal: AbstractWaterAnimal = new Walrus
}

class CapeTownZoo extends AbstractZoo {

  override def getCity: String = "CapeTown"

  override def getTerrestrialAnimal: AbstractTerrestrialAnimal = new HoneyBadger

  override def getWaterAnimal: AbstractWaterAnimal = new SeaLion
}

object AbstractFactoryTest {

  private def testZoo(zoo: AbstractZoo): Unit = {
    println(s"Zoo of ${zoo.getCity}:")
    println(zoo.getTerrestrialAnimal.walk)
    println(zoo.getWaterAnimal.swim)
  }

  def main(args: Array[String]) Unit = {
    testZoo(new CapeTownZoo)
    testZoo(new MunichZoo)
  }
}

Пример на Go

Исходный текст на языке Go

package main

import "fmt"

type Unit interface {
	What() string
}

type Action interface {
	What() string
}

type Place interface {
	What() string
}

type TransportFactory interface {
	MakeUnit() Unit
	MakeAction() Action
	MakePlace() Place
}

type Car struct{}

func (self Car) What() string {
	return "car"
}

type Ride struct{}

func (self Ride) What() string {
	return "ride"
}

type Road struct{}

func (self Road) What() string {
	return "road"
}

type LandTransportFactory struct{}

func (self LandTransportFactory) MakeUnit() Unit {
	return &Car{}
}

func (self LandTransportFactory) MakeAction() Action {
	return &Ride{}
}

func (self LandTransportFactory) MakePlace() Place {
	return &Road{}
}

type Boat struct{}

func (self Boat) What() string {
	return "boat"
}

type Sail struct{}

func (self Sail) What() string {
	return "sail"
}

type Sea struct{}

func (self Sea) What() string {
	return "sea"
}

type SeaTransportFactory struct{}

func (self SeaTransportFactory) MakeUnit() Unit {
	return &Boat{}
}

func (self SeaTransportFactory) MakeAction() Action {
	return &Sail{}
}

func (self SeaTransportFactory) MakePlace() Place {
	return &Sea{}
}

func action(factory TransportFactory) {
	unit := factory.MakeUnit()
	unit_action := factory.MakeAction()
	place := factory.MakePlace()
	fmt.Printf("The %s %ss over the %s.\n",
		unit.What(), unit_action.What(), place.What())
}

func main() {
	action(&LandTransportFactory{})
	action(&SeaTransportFactory{})
}

Вывод

The car rides over the road.
The boat sails over the sea.

Пример на Ruby

Исходный текст на языке Ruby

module AbstractFactoryPattern
  # Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes

  # Abstract Factory
  class WarriorFactory
    def create_knight
      raise NotImplementedError
    end

    def create_archer
      raise NotImplementedError
    end
  end

  # Concrete Factory
  class OrcWarriorFactory < WarriorFactory
    def create_knight
      OrcKnight.new
    end

    def create_archer
      OrcArcher.new
    end
  end

  # Concrete Factory
  class ElfWarriorFactory < WarriorFactory
    def create_knight
      ElfKnight.new
    end

    def create_archer
      ElfArcher.new
    end
  end

  # Abstract Product
  class Knight
    def inspect
      self.class.name.split('::').last
    end
  end

  # Abstract Product
  class Archer
    def inspect
      self.class.name.split('::').last
    end
  end

  # Product
  class OrcKnight < Knight
  end

  # Product
  class ElfKnight < Knight
  end

  # Product
  class OrcArcher < Archer
  end

  # Product
  class ElfArcher < Archer
  end

  # Client
  class Army
    def initialize(factory)
      @knights = []
      3.times { @knights << factory.create_knight }

      @archers = []
      3.times { @archers << factory.create_archer }
    end

    def inspect
      "Knights #{@knights.map(&:inspect)}  Archers #{@archers.map(&:inspect)}"
    end
  end

  def self.run
    orcs = Army.new(OrcWarriorFactory.new)
    puts "Orcs army: #{orcs.inspect}"

    elves = Army.new(ElfWarriorFactory.new)
    puts "Elves army: #{elves.inspect}"
  end
end
AbstractFactoryPattern.run

# Orcs army: Knights ["OrcKnight", "OrcKnight", "OrcKnight"]  Archers ["OrcArcher", "OrcArcher", "OrcArcher"]
# Elves army: Knights ["ElfKnight", "ElfKnight", "ElfKnight"]  Archers ["ElfArcher", "ElfArcher", "ElfArcher"]

Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. Приёмы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования = Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. — СПб.: «Питер», 2007. — С. 366. — ISBN 978-5-469-01136-1. (также ISBN 5-272-00355-1)

Паттерн Abstract Factory (абстрактная фабрика) — назначение, описание, реализация на C++, достоинства и недостатки

[2]

[1]

Шаблоны проектирования
Основные	Делегирования (Delegation) Интерфейс (Interface) Неизменяемый объект (Immutable) Функционального дизайна (Functional design)
Порождающие	Абстрактная фабрика (Abstract factory) Объектный пул (Object pool) Одиночка (Singleton) Отложенная инициализация (Lazy initialization) Прототип (Prototype) Строитель (Builder) Фабричный метод (Factory method)
Структурные	Адаптер (Adapter) Выделение частного класса данных (Private class data) Декоратор (Decorator) Заместитель (Proxy) Компоновщик (Composite) Мост (Bridge) Приспособленец (Flyweight) Фасад (Facade)
Поведенческие	Интерпретатор (Interpreter) Итератор (Iterator) Команда (Command) Наблюдатель (Observer) Посетитель (Visitor) Посредник (Mediator) Состояние (State) Стратегия (Strategy) Хранитель (Memento) Null Object Цепочка обязанностей (Chain of responsibility) Шаблонный метод (Template method)
Параллельного программирования	Блокировка с двойной проверкой Однопоточное выполнение Планировщик Производитель-потребитель Активный объект
Архитектурные	ActiveRecord MVC (расширение HMVC) MVP MVVM PAC Клиент — сервер Локатор служб
Шаблоны Java EE	Шаблоны_J2EE
Прочие шаблоны	Внедрение зависимости
Книги	Design Patterns
Персоналии	Кристофер Александер Эрих Гамма Джон Влиссидес Гради Буч Кент Бек Говард Каннингем Мартин Фаулер Роберт Мартин

Абстрактная фабрика (шаблон проектирования)

Назначение

Реализация

Плюсы

Минусы

Применение

Примеры

Пример на Swift

Пример на C#[3]

Пример на Java

Пример на PHP5

Пример на Python

Пример на Scala

Пример на Go

Пример на Ruby

Литература

Ссылки

Примечания

Категории