面试题：Java抽象工厂模式在复杂业务场景中的应用

1. 使用Java抽象工厂模式设计架构

定义抽象工厂接口：

public interface GameEngineFactory {
    GraphicsRenderer createGraphicsRenderer();
    InputManager createInputManager();
    AudioManager createAudioManager();
}

定义平台相关的具体工厂类：

Windows平台：

public class WindowsGameEngineFactory implements GameEngineFactory {
    @Override
    public GraphicsRenderer createGraphicsRenderer() {
        return new WindowsGraphicsRenderer();
    }

    @Override
    public InputManager createInputManager() {
        return new WindowsInputManager();
    }

    @Override
    public AudioManager createAudioManager() {
        return new WindowsAudioManager();
    }
}

Mac平台：

public class MacGameEngineFactory implements GameEngineFactory {
    @Override
    public GraphicsRenderer createGraphicsRenderer() {
        return new MacGraphicsRenderer();
    }

    @Override
    public InputManager createInputManager() {
        return new MacInputManager();
    }

    @Override
    public AudioManager createAudioManager() {
        return new MacAudioManager();
    }
}

Linux平台：

public class LinuxGameEngineFactory implements GameEngineFactory {
    @Override
    public GraphicsRenderer createGraphicsRenderer() {
        return new LinuxGraphicsRenderer();
    }

    @Override
    public InputManager createInputManager() {
        return new LinuxInputManager();
    }

    @Override
    public AudioManager createAudioManager() {
        return new LinuxAudioManager();
    }
}

移动端平台（假设以Android为例）：

public class MobileGameEngineFactory implements GameEngineFactory {
    @Override
    public GraphicsRenderer createGraphicsRenderer() {
        return new MobileGraphicsRenderer();
    }

    @Override
    public InputManager createInputManager() {
        return new MobileInputManager();
    }

    @Override
    public AudioManager createAudioManager() {
        return new MobileAudioManager();
    }
}

定义抽象产品类：

图形渲染器：

public abstract class GraphicsRenderer {
    public abstract void render();
}

输入管理器：

public abstract class InputManager {
    public abstract void handleInput();
}

音频管理器：

public abstract class AudioManager {
    public abstract void playSound();
}

定义具体产品类：

Windows图形渲染器：

public class WindowsGraphicsRenderer extends GraphicsRenderer {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Windows图形渲染器进行渲染");
    }
}

Mac图形渲染器：

public class MacGraphicsRenderer extends GraphicsRenderer {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Mac图形渲染器进行渲染");
    }
}

Linux图形渲染器：

public class LinuxGraphicsRenderer extends GraphicsRenderer {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("Linux图形渲染器进行渲染");
    }
}

移动端图形渲染器：

public class MobileGraphicsRenderer extends GraphicsRenderer {
    @Override
    public void render() {
        System.out.println("移动端图形渲染器进行渲染");
    }
}

Windows输入管理器：

public class WindowsInputManager extends InputManager {
    @Override
    public void handleInput() {
        System.out.println("Windows输入管理器处理输入");
    }
}

Mac输入管理器：

public class MacInputManager extends InputManager {
    @Override
    public void handleInput() {
        System.out.println("Mac输入管理器处理输入");
    }
}

Linux输入管理器：

public class LinuxInputManager extends InputManager {
    @Override
    public void handleInput() {
        System.out.println("Linux输入管理器处理输入");
    }
}

移动端输入管理器：

public class MobileInputManager extends InputManager {
    @Override
    public void handleInput() {
        System.out.println("移动端输入管理器处理输入");
    }
}

Windows音频管理器：

public class WindowsAudioManager extends AudioManager {
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("Windows音频管理器播放声音");
    }
}

Mac音频管理器：

public class MacAudioManager extends AudioManager {
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("Mac音频管理器播放声音");
    }
}

Linux音频管理器：

public class LinuxAudioManager extends AudioManager {
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("Linux音频管理器播放声音");
    }
}

移动端音频管理器：

public class MobileAudioManager extends AudioManager {
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("移动端音频管理器播放声音");
    }
}

使用抽象工厂：

public class GameEngine {
    private GraphicsRenderer graphicsRenderer;
    private InputManager inputManager;
    private AudioManager audioManager;

    public GameEngine(GameEngineFactory factory) {
        this.graphicsRenderer = factory.createGraphicsRenderer();
        this.inputManager = factory.createInputManager();
        this.audioManager = factory.createAudioManager();
    }

    public void start() {
        graphicsRenderer.render();
        inputManager.handleInput();
        audioManager.playSound();
    }
}

2. 解耦对象创建与使用

解耦方式：通过抽象工厂模式，游戏引擎的使用者（如GameEngine类）只依赖于抽象工厂接口GameEngineFactory，而不依赖于具体的平台相关的对象创建代码。使用者只需要调用抽象工厂的方法来获取所需的对象，而不需要关心这些对象是如何创建的，具体的创建逻辑封装在具体的工厂类中。例如，GameEngine类在构造函数中通过factory.createGraphicsRenderer()获取图形渲染器，而不关心是WindowsGraphicsRenderer还是MacGraphicsRenderer等具体实现。

3. 处理不同平台对象之间的差异和共性

共性处理：所有平台相关的对象（如GraphicsRenderer、InputManager、AudioManager）都继承自相应的抽象类，这些抽象类定义了通用的方法，保证了所有平台对象具有相同的基本行为框架。例如，所有的图形渲染器都有render方法，输入管理器都有handleInput方法，音频管理器都有playSound方法。
差异处理：不同平台的具体对象在继承抽象类的基础上，重写抽象类中的方法来实现平台特定的功能。比如WindowsGraphicsRenderer和MacGraphicsRenderer都重写render方法，但实现的具体渲染逻辑可能不同，以适应Windows和Mac平台的特性。

4. 可维护性和扩展性方面的优势

可维护性优势：
- 代码结构清晰：每个平台的对象创建逻辑都封装在对应的具体工厂类中，不同平台的代码相互独立。如果需要修改某个平台的对象创建逻辑或者对象的实现细节，只需要修改对应的具体工厂类或具体产品类，不会影响到其他平台的代码。
- 易于理解：通过抽象工厂和抽象产品类，代码结构更加层次分明，新的开发人员更容易理解整个架构和各个部分的职责。
扩展性优势：
- 添加新平台容易：当需要添加一个新的平台（如iOS平台）时，只需要创建一个新的具体工厂类（如iOSGameEngineFactory），并实现抽象工厂接口中的方法来创建iOS平台相关的图形渲染器、输入管理器和音频管理器等具体产品类。同时，不需要修改现有平台的代码，对整个系统的影响较小。
- 添加新类型对象方便：如果要添加一个新类型的对象（如PhysicsManager），只需要在抽象工厂接口中添加一个创建该对象的抽象方法，然后在所有具体工厂类中实现这个方法即可。其他使用抽象工厂的地方（如GameEngine类）可以很容易地集成这个新对象。

5. 可能面临的挑战

工厂类过多：随着平台数量的增加，具体工厂类的数量也会相应增加，可能导致代码量增多，管理成本上升。
初始复杂度高：对于小型项目或者简单场景，抽象工厂模式可能引入过多的抽象层和类，增加了代码的复杂度，开发和维护成本可能过高。
难以支持动态切换：如果游戏运行过程中需要动态切换平台，使用抽象工厂模式可能不太方便，因为抽象工厂通常在创建对象时就确定了具体的平台实现，动态切换需要额外的设计和复杂的逻辑。

星途面试题库

面试题：Java抽象工厂模式在复杂业务场景中的应用

知识考点

面试题答案

1. 使用Java抽象工厂模式设计架构

2. 解耦对象创建与使用

3. 处理不同平台对象之间的差异和共性

4. 可维护性和扩展性方面的优势

5. 可能面临的挑战