類型：Creational Pattern 別名：Kit / Factory of Factories（工廠的工廠）

💡 1. 定義（Definition）

Abstract Factory Pattern 提供一個介面，用來建立「一組相關或相依的物件」，而不需要指定它們的具體類別。

換句話說：

✅ 它不是建立單一物件（像 Factory Method），而是建立一整組「互相協調」的產品族（Product Family）。

🎯 2. 問題背景（Problem Statement）

假設你要設計一個跨平台 UI 系統：

WindowsButton / WindowsCheckbox  
MacButton / MacCheckbox

若直接用 Factory Method，你得各自建立兩個 Factory：

WindowsButtonFactory, MacButtonFactory

但如果 UI 不只一種元件，而是「一整個風格家族」，（例如 Material、iOS、Dark Mode、Light Mode）那就會爆炸式增加 factory 數量。

👉 解法：建立一個 「抽象工廠」，讓每個工廠能一次產出多個相關產品（Button、Checkbox、Input）。

⚙️ 3. 解決方案（Solution）

建立一個「抽象工廠介面」，裡面包含多個建立方法（每個方法對應一種產品）。

具體工廠（Concrete Factory）負責實作這些方法，產生同一風格的元件。

🧱 4. 結構與角色（Structure & Participants）

角色	職責
AbstractFactory	定義建立多種產品的介面
ConcreteFactory	實作具體的產品族建立
AbstractProduct	定義產品介面
ConcreteProduct	實作具體產品
Client	使用抽象工廠建立物件，而不依賴具體類別

classDiagram class AbstractFactory { +create_button() Button +create_checkbox() Checkbox } class ConcreteFactoryA { +create_button() ButtonA +create_checkbox() CheckboxA } class ConcreteFactoryB { +create_button() ButtonB +create_checkbox() CheckboxB } AbstractFactory <|-- ConcreteFactoryA AbstractFactory <|-- ConcreteFactoryB class Button { <<interface>> } class Checkbox { <<interface>> } class ButtonA class CheckboxA class ButtonB class CheckboxB Button <|-- ButtonA Button <|-- ButtonB Checkbox <|-- CheckboxA Checkbox <|-- CheckboxB ConcreteFactoryA --> ButtonA ConcreteFactoryA --> CheckboxA ConcreteFactoryB --> ButtonB ConcreteFactoryB --> CheckboxB

🧩 5. 程式碼範例（Python）

from abc import ABC, abstractmethod

# === Abstract Products ===
class Button(ABC):
    @abstractmethod
    def render(self):
        pass

class Checkbox(ABC):
    @abstractmethod
    def render(self):
        pass


# === Concrete Products ===
class MacButton(Button):
    def render(self):
        return "Render a Mac-style button"

class MacCheckbox(Checkbox):
    def render(self):
        return "Render a Mac-style checkbox"

class WindowsButton(Button):
    def render(self):
        return "Render a Windows-style button"

class WindowsCheckbox(Checkbox):
    def render(self):
        return "Render a Windows-style checkbox"


# === Abstract Factory ===
class GUIFactory(ABC):
    @abstractmethod
    def create_button(self) -> Button:
        pass

    @abstractmethod
    def create_checkbox(self) -> Checkbox:
        pass


# === Concrete Factories ===
class MacFactory(GUIFactory):
    def create_button(self):
        return MacButton()

    def create_checkbox(self):
        return MacCheckbox()

class WindowsFactory(GUIFactory):
    def create_button(self):
        return WindowsButton()

    def create_checkbox(self):
        return WindowsCheckbox()


# === Client ===
def client_code(factory: GUIFactory):
    button = factory.create_button()
    checkbox = factory.create_checkbox()

    print(button.render())
    print(checkbox.render())

# === 使用 ===
client_code(MacFactory())
client_code(WindowsFactory())

🧠 說明：

GUIFactory 是抽象工廠
MacFactory / WindowsFactory 為具體工廠
Client 完全不知道產品的具體實作，照樣能運作

🧠 6. 實際應用場景（Real-world Use Cases）

場景	實例
🖥️ 跨平台 UI 系統	Windows / Mac / Linux GUI 套件
☁️ 雲端 SDK 工廠	AWSFactory / GCPFactory 同時建立多個服務物件
🧩 Plugin 系統	建立一組 plugin instance（handler, validator, executor）
🧱 Database 驅動組合	同時建立 QueryBuilder、Connection、TransactionManager
🧠 AI 模型工廠	建立完整 pipeline（Tokenizer, Model, Embedding）

⚖️ 7. 優點與缺點（Pros & Cons）

優點	缺點
✅ 封裝產品家族建立邏輯	❌ 類別結構複雜、開銷大
✅ 確保產品間相容性	❌ 不易擴展新的產品種類
✅ 實現高一致性（同風格元件）	❌ 多層抽象不易維護

🔍 8. 與其他模式比較（Comparison）

模式	差異
Factory Method	建立單一產品，讓子類別決定具體類別
Abstract Factory	建立一整組產品族（產品之間有關聯）
Builder Pattern	注重「建構過程」，不是「選擇哪種產品」
Prototype Pattern	從現有物件複製，而不是建立新產品

🧭 9. 實務設計指引（Design Tips）

✅ 適合大型平台、SDK、plugin 架構
🚫 不適合簡單 CRUD 型服務
💬 當「新增平台」比「新增產品」更常見時，Abstract Factory 很划算
🧱 若只需建立單一產品，用 Factory Method 即可（不要 over-engineer）

🧮 10. 面試考點（Interview Insights）

問題	關鍵回答
Abstract Factory 解決什麼？	建立一組相容產品的介面，避免耦合。
跟 Factory Method 有什麼不同？	Factory Method → 一個產品；Abstract Factory → 多個相關產品。
實際例子？	AWS / GCP SDK、跨平台 UI Toolkit、ORM Adapter。

✅ 11. 一句話總結（One-liner Summary）

「Abstract Factory 是 Factory 的升級版，能一次建立多個互相協調的物件族群，用於複雜系統或跨平台 SDK 架構。」

📚 12. 延伸閱讀（Further Reading）

📘 Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
🧩 Refactoring.Guru – Abstract Factory Pattern![Attachment.tiff](file:///Attachment.tiff)
🧱 Example: PyQt GUI Factory, AWS SDK client builder

Factory Method vs Abstract Factory

特性	Factory Method	Abstract Factory
建立什麼？	單一物件	一整組相容物件
適用場景	想根據條件決定要建立哪一種產品	想要同時建立多個互相搭配的產品
舉例	建立單一飲料	建立整份早餐套餐
延伸關係	是 Abstract Factory 的子概念	封裝多個 Factory Method

🍳 Factory Method：

就像你點餐時說：「我要一杯飲料」，服務員會根據你選擇的類型「咖啡」或「紅茶」來決定要倒哪種。

# Factory Method
class DrinkFactory:
    def create_drink(self, drink_type):
        if drink_type == "coffee":
            return Coffee()
        elif drink_type == "tea":
            return Tea()

class Coffee:
    def serve(self):
        print("☕ Serving a hot coffee")

class Tea:
    def serve(self):
        print("🍵 Serving a green tea")

# 用法
factory = DrinkFactory()
drink = factory.create_drink("coffee")
drink.serve()

💡 重點： Factory Method 只處理「一種產品類別」（飲料），只是可以動態決定要哪一個版本。

🧁 Abstract Factory：

假設你今天開的是「早餐店」，一份套餐包括：

一杯飲料（Drink）
一份主餐（MainDish）而且你有兩種風格： 🇹🇼 台式早餐、🇺🇸 美式早餐。

你就可以用「抽象工廠」一次產出整組相容的產品。

# Abstract Factory
class BreakfastFactory:
    def create_drink(self):
        pass
    def create_main(self):
        pass

class TaiwaneseBreakfastFactory(BreakfastFactory):
    def create_drink(self):
        return SoyMilk()
    def create_main(self):
        return EggPancake()

class AmericanBreakfastFactory(BreakfastFactory):
    def create_drink(self):
        return Coffee()
    def create_main(self):
        return Sandwich()

# 各種產品
class SoyMilk: 
    def serve(self): print("🥛 Serving soymilk")

class EggPancake: 
    def serve(self): print("🥞 Serving egg pancake")

class Coffee: 
    def serve(self): print("☕ Serving coffee")

class Sandwich: 
    def serve(self): print("🥪 Serving sandwich")

# 客戶端
def serve_breakfast(factory: BreakfastFactory):
    drink = factory.create_drink()
    main = factory.create_main()
    drink.serve()
    main.serve()

serve_breakfast(TaiwaneseBreakfastFactory())
serve_breakfast(AmericanBreakfastFactory())

✅ 一句話記法：

Factory 是「我今天要哪一種產品？」 Abstract Factory 是「我今天要哪一套系列產品？」