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设计模式学习（二）工厂模式——抽象工厂模式
背景
现在我需要开发一个相机操作模块，它可能在Windows下运行，也可能在Linux下运行。由于在厂家提供的SDK中，Windows下的SDK和Linux下的SDK是有区别的，因此对于一个品牌的相机，我们要创建两个类去封装这两个不同平台下的API。
我们先使用工厂方法模式去设计（以Basler相机为例），类图如下：
对应的代码（就不用智能指针了，要不然类图不好画）：
class BaslerCamera { public: virtual ~BaslerCamera() = default; virtual bool OpenCamera() = 0; }; class LinuxBaslerCamera : public BaslerCamera { public: ~LinuxBaslerCamera() override = default; bool OpenCamera() override { return true; } }; class WindowsBaslerCamera : public BaslerCamera { public: ~WindowsBaslerCamera() override = default; bool OpenCamera() override { return true; } }; class CameraFactory { public: virtual ~CameraFactory() = default; virtual BaslerCamera* CreateBaslerCamera() = 0; }; class LinuxCameraFactory : public CameraFactory { public: BaslerCamera* CreateBaslerCamera() override { return new LinuxBaslerCamera(); } }; class WindowsCameraFactory : public CameraFactory { public: BaslerCamera* CreateBaslerCamera() override { return new WindowsBaslerCamera(); } }; //客户端 int main() { //如果更换平台，客户端代码只需要修改这一处 CameraFactory* cameraFactory = new LinuxCameraFactory(); BaslerCamera* camera = cameraFactory->CreateBaslerCamera(); camera->OpenCamera(); return 0; } 现在若新增了一个品牌的相机：Sick，那么按照工厂方法模式的设计思路，就会为其创建出对应的抽象工厂类和具体工厂类（具体代码略）。
但是进一步分析可以发现，对于这个模块，它要么在Windows下运行，要么在Linux下运行。即对于抽象产品BaslerCamera和SickCamera，要么实例化LinuxBaslerCamera和LinuxSickCamera，要么实例化WindowsBaslerCamera和WindowsSickCamera 。
可以说不同的相机被划分在Linux相机和Window相机这两个产品族下，因此我们不需要为每一个品牌的相机都去实现一组对应的工厂类，而是只使用两个工厂WindowsCameraFactory和LinuxCameraFactory去管理各自对应平台下的相机的创建过程。
那么工厂类的代码就会变成这样：
class CameraFactory { public: virtual ~CameraFactory() = default; virtual BaslerCamera* CreateBaslerCamera() = 0; virtual SickCamera* CreateSickCamera() = 0; }; class LinuxCameraFactory : public CameraFactory { public: BaslerCamera* CreateBaslerCamera() override { return new LinuxBaslerCamera(); } SickCamera* CreateSickCamera() override { return new LinuxSickCamera(); } }; class WindowsCameraFactory : public CameraFactory { public: BaslerCamera* CreateBaslerCamera() override { return new WindowsBaslerCamera(); } SickCamera* CreateSickCamera() override { return new WindowsSickCamera(); } }; 这就引出了抽象工厂模式
抽象工厂模式
抽象工厂模式，提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类
AbstractProductA和AbstractProductB是两个抽象产品，之所以为抽象，是因为他们可能有多种不同的实现，就刚才的例子来说，抽象产品就是BaslerCamera和SickCamera。ProductA1，ProductA2，ProductB1，ProductB2就是对两个抽象产品的具体分类的实现，对应例子中的LinuxBaslerCamera，WindowsBaslerCamera，LinuxSickCamera，WindowsSickCamera。
AbstractFactory是一个抽象工厂基类，对应例子中的CameraFactory，它里面应该包含产品族中每个产品创建的抽象方法。ConcreteFactory1和ConcreteFactory2是具体工厂，对应例子中的LinuxCameraFactory和WindowsCameraFactory。
对于客户端，通常是在代码中创建一个具体工厂的实例（这个实例就对应着一个产品族），使用这个工厂实例再创建产品族内具体的产品对象。
客户端代码如下：
int main() { /* 若在windows平台，只需将本句改为: CameraFactory* cameraFactory = new WindowsCameraFactory(); */ CameraFactory* camera_factory = new LinuxCameraFactory(); BaslerCamera* basler_camera = camera_factory->CreateBaslerCamera(); basler_camera->OpenCamera(); SickCamera* sick_camera = camera_factory->CreateSickCamera(); sick_camera->OpenCamera(); return 0; } 完整代码如下：
class BaslerCamera { public: virtual ~BaslerCamera() = default; virtual bool OpenCamera() = 0; }; class LinuxBaslerCamera : public BaslerCamera { public: ~LinuxBaslerCamera() override = default; bool OpenCamera() override { return true; } }; class WindowsBaslerCamera : public BaslerCamera { public: ~WindowsBaslerCamera() override = default; bool OpenCamera() override { return true; } }; class SickCamera { public: virtual ~SickCamera() = default; virtual bool OpenCamera() = 0; }; class LinuxSickCamera : public SickCamera { public: ~LinuxSickCamera() override = default; bool OpenCamera() override { return true; } }; class WindowsSickCamera : public SickCamera { public: ~WindowsSickCamera() override = default; bool OpenCamera() override { return true; } }; class CameraFactory { public: virtual ~CameraFactory() = default; virtual BaslerCamera* CreateBaslerCamera() = 0; virtual SickCamera* CreateSickCamera() = 0; }; class LinuxCameraFactory : public CameraFactory { public: BaslerCamera* CreateBaslerCamera() override { return new LinuxBaslerCamera(); } SickCamera* CreateSickCamera() override { return new LinuxSickCamera(); } }; class WindowsCameraFactory : public CameraFactory { public: BaslerCamera* CreateBaslerCamera() override { return new WindowsBaslerCamera(); } SickCamera* CreateSickCamera() override { return new WindowsSickCamera(); } }; int main() { //若在windows平台，只需将本句改为CameraFactory* cameraFactory = new WindowsCameraFactory(); CameraFactory* camera_factory = new LinuxCameraFactory(); BaslerCamera* basler_camera = camera_factory->CreateBaslerCamera(); basler_camera->OpenCamera(); SickCamera* sick_camera = camera_factory->CreateSickCamera(); sick_camera->OpenCamera(); return 0; } 优点与缺点
优点：
- 易于交换产品族：工厂的实例化过程在一个客户端只需要出现一次，修改方便
缺点：
- 提供方违反开闭原则：如果现在在每个产品族内新增一个品牌相机（如Huaray），那么除了要增加
HuarayCamera，WindowsHuarayCamera，LinuxHuarayCamera三个产品类之外（这是必要的），还要修改CameraFactory，LinuxCameraFactory和WindowsCameraFactory这三个工厂类，违反了开闭原则。 - 客户端违法开闭原则：客户端在开始的时候都要
CameraFactory* camera_factory = new LinuxCameraFactory();，若是要更换为Windows平台，则还需手动修改实例化的类型，违反了开闭原则。而且如果客户端不止一个，则每一个客户端都需要手动修改，效率低。
对于抽象工厂模式的改进方法，将在下一篇文章中讨论。
参考文章
1.《大话设计模式》
