面试题：Java抽象类工厂模式下的多态性体现

Question

在使用Java抽象类实现工厂模式时，多态性是如何体现的？请从代码结构和运行机制角度详细阐述，并且说明这种多态性对代码的可维护性和扩展性有什么帮助。

Answer 1

代码结构角度

1. 抽象产品类：定义了所有具体产品的公共接口。例如：

abstract class Product {
    public abstract void operation();
}

2. 具体产品类：继承自抽象产品类，实现其抽象方法。不同的具体产品类提供不同的实现，体现多态性。例如：

class ConcreteProductA extends Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductA's operation");
    }
}

class ConcreteProductB extends Product {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteProductB's operation");
    }
}

3. 抽象工厂类：定义创建产品的抽象方法。

abstract class AbstractFactory {
    public abstract Product createProduct();
}

4. 具体工厂类：继承自抽象工厂类，实现创建具体产品的方法。每个具体工厂创建一种具体产品，通过返回不同的具体产品对象体现多态性。例如：

class ConcreteFactoryA extends AbstractFactory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

class ConcreteFactoryB extends AbstractFactory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

运行机制角度

1. 在运行时，根据所使用的具体工厂类，会创建不同的具体产品对象。例如：

AbstractFactory factoryA = new ConcreteFactoryA();
Product productA = factoryA.createProduct();
productA.operation(); // 输出 "ConcreteProductA's operation"

AbstractFactory factoryB = new ConcreteFactoryB();
Product productB = factoryB.createProduct();
productB.operation(); // 输出 "ConcreteProductB's operation"

这里，productA 和 productB 虽然都是 Product 类型，但实际运行时调用的 operation 方法是各自具体产品类的实现，体现了多态性。

对可维护性的帮助

1. 易于修改：如果需要修改某个具体产品的行为，只需修改对应的具体产品类，不会影响其他产品类和工厂类。例如修改 ConcreteProductA 的 operation 方法，不会对 ConcreteProductB 及相关工厂造成影响。
2. 降低耦合：抽象类和接口使得不同模块之间的依赖关系更加松散。例如，客户端代码依赖抽象工厂和抽象产品，而不是具体类，这样如果具体产品或工厂发生变化，客户端代码无需大幅改动。

对扩展性的帮助

1. 新增产品容易：要新增一种产品，只需创建新的具体产品类继承抽象产品类，以及新的具体工厂类继承抽象工厂类，并实现创建该产品的方法。例如新增 ConcreteProductC，只需要创建对应的 ConcreteFactoryC，对已有代码影响较小。
2. 支持多种产品族：如果系统需要支持多种不同类型但相关的产品族，通过扩展抽象工厂类和具体工厂类，可以方便地实现。每个具体工厂负责创建同一族的产品，利用多态性可以灵活切换不同产品族的创建。