C++抽象工厂模式详解（从零开始掌握设计模式中的工厂家族核心）

什么是抽象工厂模式？

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它允许你生产产品族（一组具有关联关系的对象），而不是单个产品。与简单工厂或工厂方法不同，抽象工厂关注的是“多个相关产品的统一创建”。

举个例子：假设你要开发一个跨平台的UI库，Windows 和 macOS 需要不同的按钮和文本框样式。使用抽象工厂，你可以为每个平台定义一个工厂，该工厂能同时创建对应平台的按钮和文本框，而客户端代码无需关心具体实现。

抽象工厂模式的核心角色

• 抽象产品（Abstract Product）：声明一类产品对象的接口。
• 具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口的具体类。
• 抽象工厂（Abstract Factory）：声明创建一系列抽象产品的接口。
• 具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，创建具体产品族。

C++ 实现示例

下面我们用 C++ 编写一个完整的抽象工厂模式示例。场景：创建不同主题（Light / Dark）的 UI 组件（Button 和 Checkbox）。

// 抽象产品：按钮#include <iostream>#include <memory>class Button {public:    virtual ~Button() = default;    virtual void render() = 0;};// 具体产品：浅色按钮class LightButton : public Button {public:    void render() override {        std::cout << "Rendering Light Theme Button\n";    }};// 具体产品：深色按钮class DarkButton : public Button {public:    void render() override {        std::cout << "Rendering Dark Theme Button\n";    }};// 抽象产品：复选框class Checkbox {public:    virtual ~Checkbox() = default;    virtual void check() = 0;};// 具体产品：浅色复选框class LightCheckbox : public Checkbox {public:    void check() override {        std::cout << "Checking Light Theme Checkbox\n";    }};// 具体产品：深色复选框class DarkCheckbox : public Checkbox {public:    void check() override {        std::cout << "Checking Dark Theme Checkbox\n";    }};// 抽象工厂class GUIFactory {public:    virtual ~GUIFactory() = default;    virtual std::unique_ptr<Button> createButton() = 0;    virtual std::unique_ptr<Checkbox> createCheckbox() = 0;};// 具体工厂：浅色主题工厂class LightThemeFactory : public GUIFactory {public:    std::unique_ptr<Button> createButton() override {        return std::make_unique<LightButton>();    }    std::unique_ptr<Checkbox> createCheckbox() override {        return std::make_unique<LightCheckbox>();    }};// 具体工厂：深色主题工厂class DarkThemeFactory : public GUIFactory {public:    std::unique_ptr<Button> createButton() override {        return std::make_unique<DarkButton>();    }    std::unique_ptr<Checkbox> createCheckbox() override {        return std::make_unique<DarkCheckbox>();    }};// 客户端代码void clientCode(std::unique_ptr<GUIFactory> factory) {    auto button = factory->createButton();    auto checkbox = factory->createCheckbox();    button->render();    checkbox->check();}// 主函数int main() {    std::cout << "=== 使用浅色主题 ===\n";    clientCode(std::make_unique<LightThemeFactory>());    std::cout << "\n=== 使用深色主题 ===\n";    clientCode(std::make_unique<DarkThemeFactory>());    return 0;}

运行结果

程序输出如下：

=== 使用浅色主题 ===Rendering Light Theme ButtonChecking Light Theme Checkbox=== 使用深色主题 ===Rendering Dark Theme ButtonChecking Dark Theme Checkbox

抽象工厂 vs 工厂方法模式

很多初学者容易混淆工厂方法模式和抽象工厂模式。关键区别在于：

• 工厂方法：只负责创建一种产品，通过继承扩展新类型。
• 抽象工厂：负责创建多个相关产品（产品族），通过组合实现扩展。

因此，当你需要确保一组对象协同工作（如 UI 控件、数据库连接+语句等），抽象工厂是更合适的选择。

适用场景

• 系统需要独立于其产品的创建、组合和表示方式。
• 系统需要配置为使用多个产品族之一。
• 相关产品对象被设计成一起使用，你需要强制执行这一约束。

总结

通过本教程，你已经掌握了 C++抽象工厂模式 的基本原理和实现方式。它是 C++面向对象编程 中解耦对象创建与使用的强大工具，特别适合构建可扩展、可维护的大型系统。

记住，设计模式不是银弹，但正确使用 工厂方法模式 或 抽象工厂模式 能显著提升代码质量。希望这篇 设计模式教程 对你有所帮助！