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设计模式是什么鬼(抽象工厂)

凸凹里歐 Java知音 2020-08-20

//本文作者:凸凹里歐

//本文收录菜单栏:《设计模式是什么鬼》专栏中


抽象工厂,意味着工厂的泛化,也就是说对多个工厂共通行为的抽取及概括。这和我们之前讲过的工厂方法模式十分类似,不同之处在于抽象工厂定义了更多的抽象行为,也就是多个工厂方法于抽象工厂中,其实它就是工厂方法的变种而已,所以建议读者先理解好工厂方法模式再回来看本章。



我们都知道,在工厂方法模式中的每个实际的工厂只定义了一个工厂方法,如果产品种类繁多,并且能进行归类分族的话,那么我们便可以顺理成章的定义多个工厂方法,如此可以避免过多的产品造成工厂泛滥的问题。比如宝驹汽车有轿车、SUV、跑车三个等级的产品,而奔痴汽车也同样包括以上三类等级产品,如此便形成了两个产品族,分别由宝驹工厂和奔痴工厂生产,每个工厂都有三个等级的生产线,以及后加入的四环汽车产品族同样可以符合这个规范模式。



我们以一款即时战略游戏来举例,假设游戏中有两个种族,地球人类与外星异形族,其中人类族拥有各种高科技军工制造技术,而怪兽异形族则是以血肉之躯的不断进化与人类抗衡。



在开始代码之前我们先对两族兵种进行分析归纳,我们看到人类兵工厂和怪兽兵工厂(母巢)产出兵种都可以被简单归纳为初、中、高三个等级,如下表所示。

好了,产品族已经定义清楚了,开始建立数据模型。首先定义产品的父类抽象兵种Unit,这里我们使用抽象类以达到属性延申遗传给子类的目的。


1public abstract class Unit {// 兵种
2
3    protected int attack;// 攻击力
4    protected int defence;// 防御力
5    protected int health;// 血量
6    protected int x;// 横坐标
7    protected int y;// 纵坐标
8
9    public Unit(int attack, int defence, int health, int x, int y) {
10        this.attack = attack;
11        this.defence = defence;
12        this.health = health;
13        this.x = x;
14        this.y = y;
15    }
16
17    public abstract void show();
18
19    public abstract void attack();
20
21}


不管是什么兵种必然会具有攻击力、防御力、血量体力值、坐标方位等等属性,我们都定义为protected以供子类继承,除此之外还有两个抽象方法显示和攻击。接下来是人类的产品族海军陆战队士兵、变形坦克和巨型战舰,它们分别对应初、中、高级兵种。


1public class Marine extends Unit {// 海军陆战队士兵
2
3    public Marine(int x, int y) {
4        super(6540, x, y);
5    }
6
7    @Override
8    public void show() {
9        System.out.println("士兵出现在坐标:[" + x + "," + y + "]");
10    }
11
12    @Override
13    public void attack() {
14        System.out.println("士兵用机关枪射击,攻击力:" + attack);
15    }
16
17}


1public class Tank extends Unit {// 坦克
2
3    public Tank(int x, int y) {
4        super(25100150, x, y);
5    }
6
7    @Override
8    public void show() {
9        System.out.println("坦克出现在坐标:[" + x + "," + y + "]");
10    }
11
12    @Override
13    public void attack() {
14        System.out.println("坦克用炮轰击,攻击力:" + attack);
15    }
16
17}


1public class Battleship extends Unit {// 巨型战舰
2
3    public Battleship(int x, int y) {
4        super(25200500, x, y);
5    }
6
7    @Override
8    public void show() {
9        System.out.println("战舰出现在坐标:[" + x + "," + y + "]");
10    }
11
12    @Override
13    public void attack() {
14        System.out.println("战舰用激光炮打击,攻击力:" + attack);
15    }
16
17}


可以看到每个兵种的属性值都不同,我们在第4行的构造方法中调用了父类构造,直接赋值给遗传下来的属性,兵种越高攻击防御越高(当然制造成本也更高,这里我们忽略价格),而且都重写了自己的展示和攻击方法,行为差异化,当然也许坦克会具备其他特有的行为比如变形什么的(异形也许会打洞钻地),我们此处依然忽略,保持简约。然后定义外星生物家族的三级兵种,分别是:蟑螂、毒液、猛犸。


1public class Roach extends Unit {// 外星蟑螂兵
2
3    public Roach(int x, int y) {
4        super(5235, x, y);
5    }
6
7    @Override
8    public void show() {
9        System.out.println("蟑螂兵出现在坐标:[" + x + "," + y + "]");
10    }
11
12    @Override
13    public void attack() {
14        System.out.println("蟑螂兵用爪子挠,攻击力:" + attack);
15    }
16
17}


1public class Spitter extends Unit {// 外星毒液口水兵
2
3    public Spitter(int x, int y) {
4        super(10880, x, y);
5    }
6
7    @Override
8    public void show() {
9        System.out.println("口水兵出现在坐标:[" + x + "," + y + "]");
10    }
11
12    @Override
13    public void attack() {
14        System.out.println("口水兵用毒液喷射,攻击力:" + attack);
15    }
16
17}


1public class Mammoth extends Unit {// 外星猛犸巨兽
2
3    public Mammoth(int x, int y) {
4        super(20100400, x, y);
5    }
6
7    @Override
8    public void show() {
9        System.out.println("猛犸巨兽兵出现在坐标:[" + x + "," + y + "]");
10    }
11
12    @Override
13    public void attack() {
14        System.out.println("猛犸巨兽用獠牙顶,攻击力:" + attack);
15    }
16
17}


没什么好说的,大同小异。重点来了,接下来是我们的抽象工厂,概括出三个等级兵种的标准制造方法,我们这里以接口来定义它。


1public interface AbstractFactory {
2
3    public Unit createLowClass();// 工厂方法:制造低级兵种
4
5    public Unit createMidClass();// 工厂方法:制造中级兵种
6
7    public Unit createHighClass();// 工厂方法:制造高级兵种
8}


可以看到,三个等级的接口意味着子类具体工厂必须具备初、中、高级三条生产线,它们同属一个家族,或者说是一个品牌的不同型号系列。理解了这一点后我们可以开始定义人类兵工厂的实现。


1public class HumanFactory implements AbstractFactory{
2
3    //人族工厂坐标
4    private int x;
5    private int y;
6
7    public HumanFactory(int x, int y) {
8        this.x = x;
9        this.y = y;
10    }
11
12    @Override
13    public Unit createLowClass() {
14        Unit unit = new Marine(x, y);
15        System.out.println("制造海军陆战队员成功。");
16        return unit;
17    }
18
19    @Override
20    public Unit createMidClass() {
21        Unit unit = new Tank(x, y);
22        System.out.println("制造变形坦克成功。");
23        return unit;
24    }
25
26    @Override
27    public Unit createHighClass() {
28        Unit unit = new Battleship(x, y);
29        System.out.println("制造巨型战舰成功。");
30        return unit;
31    }
32
33}


可以看到,这个兵工厂实现了人类兵种产品族的制造方法,分别对应三个等级兵种的制造方法,注意第14行的坐标初始化意思是在工厂的坐标位置上出兵。接下来是异形母巢的工厂实现。


1public class AlienFactory implements AbstractFactory{
2
3    //外星虫族工厂坐标
4    private int x;
5    private int y;
6
7    public AlienFactory(int x, int y) {
8        this.x = x;
9        this.y = y;
10    }
11
12    @Override
13    public Unit createLowClass() {
14        Unit unit = new Roach(x, y);
15        System.out.println("制造蟑螂兵成功。");
16        return unit;
17    }
18
19    @Override
20    public Unit createMidClass() {
21        Unit unit = new Spitter(x, y);
22        System.out.println("制造毒液兵成功。");
23        return unit;
24    }
25
26    @Override
27    public Unit createHighClass() {
28        Unit unit = new Mammoth(x, y);
29        System.out.println("制造猛犸巨兽成功。");
30        return unit;
31    }
32
33}


显而易见,同样地分三级制造异形家族的产品系列,工厂准备完毕可以造兵打架了,运行游戏客户端。


1public class Client {
2    public static void main(String[] args) {
3        System.out.println("游戏开始。。。");
4        System.out.println("双方挖矿攒钱。。。");
5
6        //第一位玩家选择了地球人族
7        System.out.println("工人建造人族工厂。。。");
8        AbstractFactory factory = new HumanFactory(1010);
9
10        Unit marine = factory.createLowClass();
11        marine.show();
12
13        Unit tank = factory.createMidClass();
14        tank.show();
15
16        Unit ship = factory.createHighClass();
17        ship.show();
18
19        //另一位玩家选择了外星族
20        System.out.println("工蜂建造外星虫族工厂。。。");
21        factory = new AlienFactory(200200);
22
23        Unit roach = factory.createLowClass();
24        roach.show();
25
26        Unit spitter = factory.createMidClass();
27        spitter.show();
28
29        Unit mammoth = factory.createHighClass();
30        mammoth.show();
31
32        System.out.println("两族开始大混战。。。");
33        marine.attack();
34        roach.attack();
35        spitter.attack();
36        tank.attack();
37        mammoth.attack();
38        ship.attack();
39
40        /*
41            游戏开始。。。
42            双方挖矿攒钱。。。
43            工人建造人族工厂。。。
44            制造海军陆战队员成功。
45            士兵出现在坐标:[10,10]
46            制造变形坦克成功。
47            坦克出现在坐标:[10,10]
48            制造巨型战舰成功。
49            战舰出现在坐标:[10,10]
50            工蜂建造外星虫族工厂。。。
51            制造蟑螂兵成功。
52            蟑螂兵出现在坐标:[200,200]
53            制造毒液兵成功。
54            口水兵出现在坐标:[200,200]
55            制造猛犸巨兽成功。
56            猛犸巨兽兵出现在坐标:[200,200]
57            两族开始大混战。。。
58            士兵用机关枪射击,攻击力:6
59            蟑螂兵用爪子挠,攻击力:5
60            口水兵用毒液喷射,攻击力:10
61            坦克用炮轰击,攻击力:25
62            猛犸巨兽用獠牙顶,攻击力:20
63            战舰用激光炮打击,攻击力:25 
64         */

65    }
66}


这里我们可以看到,不管玩家选择哪个种族,只要替换工厂实现就可以完成不同兵种的制造,假设玩家又需要一个新的种族,依然按照这种模式去实现一个新族工厂就可以了。


至此,我们用各族工厂对种类繁多的产品进行了划分、归类,产品虽然繁多,但总得有品牌、型号之分,以各族工厂和产品线划界,分而治之,横向拆分产品家族纵向则拆分产品等级


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