意圖（Intent）#

提供一個介面，用於建立一系列相關或相互依賴的物件，而不需要指定它們的具體類別。

別名（Also Known As）#

Kit

動機（Motivation）#

假設要開發一套支援多種外觀風格（look-and-feel）的 UI 工具組，例如 Motif 與 Presentation Manager。不同風格對捲軸、視窗、按鈕等 widget 有不同的外觀與行為。如果在應用程式中到處直接實體化特定風格的 widget 類別，日後要切換風格就會非常困難。

解決方法是定義一個抽象的 WidgetFactory 類別，宣告建立各種 widget 的介面。每種外觀風格各有一個對應的 ConcreteFactory（如 MotifWidgetFactory、PMWidgetFactory），負責實體化該風格的 widget。Client 只透過 WidgetFactory 介面取得 widget，完全不知道底層的具體類別。

Abstract Factory 的核心價值在於：讓 client 與具體產品類別完全解耦，同時確保同一家族的產品能一致地搭配使用。

適用場景（Applicability）#

• 系統需要與產品的建立、組合、表示方式無關
• 系統需在多個產品家族之間切換配置
• 一組相關產品物件被設計為一起使用，且需要強制這個約束
• 想提供產品的類別庫，但只暴露介面，不暴露實作

結構（Structure）#

AbstractFactory 宣告建立各種 AbstractProduct 的介面。每個 ConcreteFactory 實作這些操作，產出對應的 ConcreteProduct。Client 僅透過抽象介面與工廠和產品互動，不依賴任何具體類別。

classDiagram
    class AbstractFactory {
        <<interface>>
        +CreateProductA()
        +CreateProductB()
    }
    class ConcreteFactory1 {
        +CreateProductA()
        +CreateProductB()
    }
    class ConcreteFactory2 {
        +CreateProductA()
        +CreateProductB()
    }
    class AbstractProductA {
        <<interface>>
    }
    class AbstractProductB {
        <<interface>>
    }
    class ProductA1
    class ProductA2
    class ProductB1
    class ProductB2
    AbstractFactory <|.. ConcreteFactory1
    AbstractFactory <|.. ConcreteFactory2
    AbstractProductA <|.. ProductA1
    AbstractProductA <|.. ProductA2
    AbstractProductB <|.. ProductB1
    AbstractProductB <|.. ProductB2
    ConcreteFactory1 ..> ProductA1 : creates
    ConcreteFactory1 ..> ProductB1 : creates
    ConcreteFactory2 ..> ProductA2 : creates
    ConcreteFactory2 ..> ProductB2 : creates
    Client --> AbstractFactory
    Client --> AbstractProductA
    Client --> AbstractProductB

參與者（Participants）#

協作方式（Collaborations）#

• 執行時通常只建立一個 ConcreteFactory 實例。要建立不同的產品物件，client 應使用不同的 ConcreteFactory
• AbstractFactory 將產品物件的建立延遲到 ConcreteFactory 子類別

優缺點（Consequences）#

優點：

• 隔離具體類別 —— 工廠封裝了建立產品的職責，client 程式碼中不會出現具體產品的類別名稱
• 方便切換產品家族 —— ConcreteFactory 在應用程式中只出現一次（實體化的地方），更換工廠就能切換整個產品家族
• 確保產品一致性 —— 同一工廠產出的產品天生就能搭配使用，不會出現混搭不同家族的問題

缺點：

• 難以支援新種類的產品 —— AbstractFactory 介面固定了可建立的產品集合。新增產品種類需要修改 AbstractFactory 及其所有子類別

每當需要新增一種產品類型時，必須修改 AbstractFactory 介面及所有 ConcreteFactory，這是此模式最大的擴展性限制。可考慮使用參數化工廠方法來緩解。

實作要點（Implementation）#

• 工廠通常是 Singleton —— 每個產品家族只需一個 ConcreteFactory 實例，因此常以 Singleton 模式實作
• 使用 Factory Method 建立產品 —— 最常見的做法是在 AbstractFactory 中為每種產品定義一個 Factory Method，由 ConcreteFactory 覆寫。簡單但每個產品家族都需要一個子類別
• 使用 Prototype 建立產品 —— 當產品家族很多時，可用原型實例初始化工廠，透過 clone 產生新物件，避免為每個家族建立新的工廠子類別
• 參數化工廠 —— 用單一 Make 操作搭配參數來指定產品種類，提高彈性但犧牲型別安全性。所有產品以相同的抽象介面回傳，client 無法區分具體型別

如果產品家族數量龐大且變動頻繁，考慮使用 Prototype 方式實作工廠——以原型字典取代大量子類別，新增家族只需註冊新的原型組合。

已知應用（Known Uses）#

• InterViews 框架使用 “Kit” 後綴命名 AbstractFactory 類別（如 WidgetKit、DialogKit），產生不同風格的 UI 物件
• ET++ 透過 Abstract Factory 達成跨視窗系統（X Windows、SunView）的可移植性，WindowSystem 抽象基底類別定義建立視窗系統資源的介面

相關模式（Related Patterns）#

• AbstractFactory 常以 Factory Method 實作，也可以用 Prototype 實作
• ConcreteFactory 通常是 Singleton