模式定义
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种创建型设计模式，提供接口用于创建一组相关或相互依赖的对象家族，而无需指定具体类[2][3][5]。其核心是通过抽象工厂统一管理多个产品族的创建，确保产品之间的兼容性，适用于需要统一风格或约束的场景（如不同品牌的数控系统组件）。
模式结构
抽象产品族（Abstract Product Family）：定义产品家族的接口（如数控系统中的运动控制器、传感器）。
具体产品（Concrete Product）：实现同一产品族的不同品牌/类型组件（如西门子运动控制器、发那科传感器）。
抽象工厂（Abstract Factory）：声明创建整个产品族的方法（如createMotion()和createSensor()）。
具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂接口，生成同一品牌/系列的具体产品[2][3][5]。
C++示例（数控系统场景）
#include // 抽象产品1：运动控制器接口
class MotionController {
public:virtual void execute() = 0;virtual ~MotionController() = default;
};// 具体产品1A：西门子运动控制器
class SiemensMotion : public MotionController {
public:void execute() override {std::cout << "西门子系统：执行五轴联动控制" << std::endl;}
};// 具体产品1B：发那科运动控制器
class FanucMotion : public MotionController {
public:void execute() override {std::cout << "发那科系统：执行高速高精度插补" << std::endl;}
};// 抽象产品2：传感器接口
class Sensor {
public:virtual void readData() = 0;virtual ~Sensor() = default;
};// 具体产品2A：西门子传感器
class SiemensSensor : public Sensor {
public:void readData() override {std::cout << "西门子传感器：采集温度与振动数据" << std::endl;}
};// 具体产品2B：发那科传感器
class FanucSensor : public Sensor {
public:void readData() override {std::cout << "发那科传感器：检测刀具磨损状态" << std::endl;}
};// 抽象工厂：支持创建同一品牌的产品族
class CNCFactory {
public:virtual MotionController* createMotion() = 0;virtual Sensor* createSensor() = 0;virtual ~CNCFactory() = default;
};// 具体工厂1：西门子产品族工厂
class SiemensFactory : public CNCFactory {
public:MotionController* createMotion() override {return new SiemensMotion();}Sensor* createSensor() override {return new SiemensSensor();}
};// 具体工厂2：发那科产品族工厂
class FanucFactory : public CNCFactory {
public:MotionController* createMotion() override {return new FanucMotion();}Sensor* createSensor() override {return new FanucSensor();}
};// 客户端代码
int main() {// 使用西门子工厂创建产品族CNCFactory* siemensFactory = new SiemensFactory();MotionController* siemensMotion = siemensFactory->createMotion();Sensor* siemensSensor = siemensFactory->createSensor();siemensMotion->execute(); // 输出西门子系统控制逻辑siemensSensor->readData(); // 输出西门子传感器逻辑// 使用发那科工厂创建产品族CNCFactory* fanucFactory = new FanucFactory();MotionController* fanucMotion = fanucFactory->createMotion();Sensor* fanucSensor = fanucFactory->createSensor();fanucMotion->execute(); // 输出发那科系统控制逻辑fanucSensor->readData(); // 输出发那科传感器逻辑// 释放资源delete siemensFactory;delete siemensMotion;delete siemensSensor;delete fanucFactory;delete fanucMotion;delete fanucSensor;return 0;
}
模式优势
产品族一致性：确保同一工厂创建的对象相互兼容（如西门子控制器与传感器协同工作）。
解耦与扩展性：新增品牌或产品族时（如海德汉系统），只需扩展工厂和产品类，无需修改客户端代码。
统一接口：客户端仅依赖抽象接口，屏蔽具体实现细节。
适用场景
需要创建多个关联产品的系统（如数控系统的控制器、传感器、驱动器）。
需要约束产品间的兼容性（如不允许混用不同品牌的组件）。