Fabrique abstraite

La fabrique abstraite est un patron de conception (design pattern) créationnel utilisé en génie logiciel orienté objet.

Elle fournit une interface pour créer des familles d'objets liés ou inter-dépendants sans avoir à préciser au moment de leur création la classe concrète à utiliser^[1].

Principe

Une fabrique abstraite encapsule un ensemble de fabriques ayant une thématique commune. Le code client crée une instance concrète de la fabrique abstraite, puis utilise son interface générique pour créer des objets concrets de la thématique. Le client ne se préoccupe pas de savoir quelle fabrique crée un objet concret, ni de quelle classe concrète est l'objet en question : il n'utilise que les interfaces génériques des objets produits^[2]. Ce patron de conception sépare donc les détails d'implémentation d'un ensemble d'objets de leur usage générique.

Un exemple de fabrique abstraite : la classe DocumentCreator fournit une interface permettant de créer différents produits (e.g. createLetter() et createResume()). Le système a à sa disposition des versions concrètes dérivées de la classe DocumentCreator, comme fancyDocumentCreator et modernDocumentCreator, qui possèdent chacune leur propre implémentation de createLetter() et createResume() pouvant créer des objets tels que fancyLetter ou modernResume. Chacun de ces produits dérive d'une classe abstraite simple comme Letter ou Resume, connues du client. Le code client obtient une instance de DocumentCreator qui correspond à sa demande, puis appelle ses méthodes de fabrication. Tous les objets sont créés par une implémentation de la classe commune DocumentCreator et ont donc la même thématique (ici, ils seront tous fancy ou modern). Le client a seulement besoin de savoir manipuler les classes abstraites Letter ou Resume, et non chaque version particulière obtenue de la fabrique concrète.

Une fabrique est un endroit du code où sont construits des objets. Le but de ce patron de conception est d'isoler la création des objets de leur utilisation. On peut ainsi ajouter de nouveaux objets dérivés sans modifier le code qui utilise l'objet de base.

Avec ce patron de conception, on peut interchanger des classes concrètes sans changer le code qui les utilise. Toutefois, il exige un travail supplémentaire lors de la conception et du développement initial, et apporte une certaine complexité.

Utilisation

La fabrique détermine le type de l'objet concret qu'il faut créer, et c'est ici que l'objet est effectivement créé (dans le cas du C++, c'est l'instruction new). Cependant, la fabrique retourne un pointeur abstrait sur l'objet concret créé.

Le code client est ainsi isolé de la création de l'objet en l'obligeant à demander à une fabrique de créer l'objet du type abstrait désiré et de lui en retourner le pointeur.

Comme la fabrique retourne uniquement un pointeur abstrait, le code client qui sollicite la fabrique ne connaît pas et n'a pas besoin de connaître le type concret précis de l'objet qui vient d'être créé. Cela signifie en particulier que :

Le code client n'a aucune connaissance du type concret, et ne nécessite donc aucun fichier header ou déclaration de classe requis par le type concret. Le code client n'interagit qu'avec la classe abstraite. Les objets concrets sont en effet créés par la fabrique, et le code client ne les manipule qu'avec leur interface abstraite.
L'ajout de nouveaux types concrets dans le code client se fait en spécifiant l'utilisation d'une fabrique différente, modification qui concerne typiquement une seule ligne de code (une nouvelle fabrique crée des objets de types concrets différents, mais renvoie un pointeur du même type abstrait, évitant ainsi de modifier le code client). C'est beaucoup plus simple que de modifier chaque création de l'objet dans le code client. Si toutes les fabriques sont stockées de manière globale dans un singleton et que tout le code client utilise ce singleton pour accéder aux fabriques pour la création d'objets, alors modifier les fabriques revient simplement à modifier l'objet singleton.

Structure

Exemples

Dans l'exemple ci-dessous, implémenté en divers langages, la classe Application crée un bouton sans savoir s'il s'agit d'une IHM Windows ou OSX. Par suite, ce bouton est manipulé (paint), toujours indépendamment du type d'interface.

C++

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en C++

 /* exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en C++ */
 
struct Button {
  virtual void paint() = 0;
};

class WinButton : public Button {
  void paint (){
    std::cout << " I'm a window button \n";
  }
};
 
class OSXButton : public Button {
  void paint (){
    std::cout << " I'm a OSX button \n";
  }
};
 
struct GUIFactory {
  virtual Button* createButton () = 0;
};
 
class WinGUIFactory : public GUIFactory {
  Button* createButton (){
    return new WinButton();
  }
};
 
class OSXGUIFactory : public GUIFactory {
  Button* createButton (){
    return new OSXButton();
  }
};
 
class Application {
public:
    Application(GUIFactory* factory){
        Button * button = factory->createButton();
        button->paint();
        delete button;
    }
};
 
/* application : */
 
int main()
{
  GUIFactory* factory;

#if defined(_WIN32)
  factory = new WinGUIFactory();
#elif defined(__APPLE__)
  factory = new OSXGUIFactory();
#endif

  Application* app = new Application (factory);
 
  delete factory;
  delete app;
 
  return 0;
}

C#

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en C#

/*
 * GUIFactory example
 */
 
 abstract class GUIFactory {
     public static GUIFactory getFactory() {
         int sys = readFromConfigFile("OS_TYPE");
         if (sys==0) {
             return(new WinFactory());
         } else {
             return(new OSXFactory());
         }
    }
    public abstract Button createButton();
 }
 
 class WinFactory:GUIFactory {
     public override Button createButton() {
         return(new WinButton());
     }
 }
 
 class OSXFactory:GUIFactory {
     public override Button createButton() {
         return(new OSXButton());
     }
 }
 
 abstract class Button  {
     public string caption;
     public abstract void paint();
 }
 
 class WinButton:Button {
     public override void paint() {
        Console.WriteLine("I'm a WinButton: "+caption);
     }
 }
 
 class OSXButton:Button {
     public override void paint() {
        Console.WriteLine("I'm a OSXButton: "+caption);
     }
 }
 
 class Application {
     static void Main(string[] args) {
         GUIFactory aFactory = GUIFactory.getFactory();
         Button aButton = aFactory.createButton();
         aButton.caption = "Play";
         aButton.paint();
     }
     //output is
     //I'm a WinButton: Play
     //or
     //I'm a OSXButton: Play
 }

VB.Net

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en VB.Net

'
' * GUIFactory example
' 
MustInherit Class GUIFactory
    Public Shared Function getFactory() As GUIFactory
        Dim sys As Integer = readFromConfigFile("OS_TYPE")
        If sys = 0 Then
            Return (New WinFactory())
        Else
            Return (New OSXFactory())
        End If
    End Function
    Public MustOverride Function createButton() As Button
End Class
Class WinFactory
    Inherits GUIFactory
    Public Overloads Overrides Function createButton() As Button
        Return (New WinButton())
    End Function
End Class
Class OSXFactory
    Inherits GUIFactory
    Public Overloads Overrides Function createButton() As Button
        Return (New OSXButton())
    End Function
End Class
MustInherit Class Button
    Public caption As String
    Public MustOverride Sub paint()
End Class
Class WinButton
    Inherits Button
    Public Overloads Overrides Sub paint()
        Console.WriteLine("I'm a WinButton: " & caption)
    End Sub
End Class
Class OSXButton
    Inherits Button
    Public Overloads Overrides Sub paint()
        Console.WriteLine("I'm a OSXButton: " & caption)
    End Sub
End Class
Class Application
    Private Shared Sub Main(ByVal args As String())
        Dim aFactory As GUIFactory = GUIFactory.getFactory()
        Dim aButton As Button = aFactory.createButton()
        aButton.caption = "Play"
        aButton.paint()
    End Sub
    'output is
    'I'm a WinButton: Play
    'or
    'I'm a OSXButton: Play
End Class

Java

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en Java

 /*
 * GUIFactory Example
 */
 
 public abstract class GUIFactory
 {
    public static GUIFactory getFactory()
    {
         int sys = readFromConfigFile("OS_TYPE");

         if (sys == 0)
             return(new WinFactory());

         return(new OSXFactory());
    }
    public abstract Button createButton();
 }
 
 class WinFactory extends GUIFactory
 {
     public Button createButton()
     {
         return(new WinButton());
     }
 }
 
 class OSXFactory extends GUIFactory
 {
     public Button createButton()
     {
         return(new OSXButton());
     }
 }
 
 public abstract class Button
 {
     private String caption;

     public String getCaption()
     {
         return caption;
     }

     public void setCaption(String caption)
     {
         this.caption = caption;
     }

     public abstract void paint();
 }
 
 class WinButton extends Button
 {
     public void paint()
     {
         System.out.println("I'm a WinButton: "+ getCaption());
     }
 }
 
 class OSXButton extends Button
 {
     public void paint()
     {
         System.out.println("I'm an OSXButton: "+ getCaption());
     }
 }
 
 public class Application
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         GUIFactory aFactory = GUIFactory.getFactory();
         Button aButton = aFactory.createButton();
         aButton.setCaption("Play");
         aButton.paint();
     }

     //output is
     //I'm a WinButton: Play
     //or
     //I'm a OSXButton: Play
 }

Perl

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en Perl

 # GUIFactory example on Perl
 
 package GUIFactory;
 
 sub getFactory($$) {
         shift; # skip class
         my $toolkit = shift;
         if ($toolkit eq 'GTK') {
             return(GtkFactory->new);
         } else {
             return(TkFactory->new);
         }
 }
 
 package GtkFactory;
 use base 'GUIFactory';
  
 sub new {
     bless({}, shift);
 }
 
 sub createButton {
         return(GtkButton->new);
 }
 
 package TkFactory;
 use base 'GUIFactory';
 
 sub new {
         bless({}, shift);
 }
 
 sub createButton() {
         return(TkButton->new);
 }
 
 package Button;
 
 sub new {
         $class = shift;
         my $self = {};
         $self{caption} = '';
         bless($self, $class);
         return $self;
 }
 
 package GtkButton;
 use base 'Button';
 
 sub paint() {
        print "I'm a GtkButton\n";
 }
 
 package TkButton;
 use base 'Button';
 
 sub paint() {
        print "I'm a TkButton\n";
 }
 
 package main;
 
 my $aFactory = GUIFactory->getFactory;
 my $aButton = $aFactory->createButton;
 $aButton->{caption} = "Play";
 $aButton->paint();

PHP

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en PHP

/*
 * Fabrique abstraite
 */
abstract class GUIFactory {
    public static function getFactory() {
        $sys = readFromConfigFile("OS_TYPE");
        if ($sys == 0) {
            return(new WinFactory());
        } else {
            return(new OSXFactory());
        }
    }
    public abstract function createButton(): Button;
}
 
class WinFactory extends GUIFactory {
    public function createButton(): Button {
        return(new WinButton());
    }
}
 
class OSXFactory extends GUIFactory {
    public function createButton(): Button {
        return(new OSXButton());
    }
}
 
abstract class Button {
    private $_caption;
    public abstract function render();
     
    public function getCaption(){
        return $this->_caption;
    }
    public function setCaption($caption){
        $this->_caption = $caption;
    }
}
 
class WinButton extends Button {
    public function render() {
        return "Je suis un WinButton: ".$this->getCaption();
    }
}
 
class OSXButton extends Button {
    public function render() {
        return "Je suis un OSXButton: ".$this->getCaption();
    }
}
 
$aFactory = GUIFactory::getFactory();
$aButton = $aFactory->createButton();
$aButton->setCaption("Démarrage");
echo $aButton->render();

//Le rendu est
//Je suis un WinButton: Démarrage
//ou
//Je suis un OSXButton: Démarrage

Eiffel

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en Eiffel

 --
 -- GUI Factory example;
 --
 class GUI_FACTORY_FOR_CONFIG feature
    factory: GUI_FACTORY
       once
          inspect read_from_config_file("OS_TYPE")
          when 0 then
             create {WIN_FACTORY} Result
          else
             create {OSX_FACTORY} Result
          end
       end
 end

 deferred class GUI_FACTORY feature
    create_button: BUTTON
        deferred end
 end

 class WIN_FACTORY inherit GUI_FACTORY feature
    create_button: WIN_BUTTON
        do
            create Result
        end
 end

 class OSX_FACTORY inherit GUI_FACTORY feature
    create_button: OSX_BUTTON
        do
            create Result
        end
 end

 deferred class BUTTON feature
    caption: STRING
    
    set_caption (a_caption: like caption) 
        do
            caption := a_caption
        end
    
    paint
        deferred end
 end

 class WIN_BUTTON inherit BUTTON feature
    paint
        do
            print ("I'm a WIN_BUTTON: "+caption+"%N")
        end
 end
 
 class OSX_BUTTON inherit BUTTON feature
    paint
        do
            print ("I'm a OSX_BUTTON: "+caption+"%N")
        end
 end
 
 class
    APPLICATION
 inherit
    GUI_FACTORY_FOR_CONFIG
 create
    make
 feature
    make
        local
            button: BUTTON
        do
            button := factory.create_button
            button.set_caption ("Play")
            button.paint
        end
 end

Python

exemple d'une fabrique abstraite d'éléments d'IHM en Python

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

#==============================================================================
# Exemple d'une fabrique abstraite d’élément en Python
#==============================================================================

class RaceFactory(object):
    @staticmethod
    def get_factory(race_type):
        if race_type == 'automobile':
            return SpeedwayFactory()
        elif race_type == 'hippique':
            return HippodromeFactory()
        else:
            return StadiumFactory()
    
    def create_racer(self):
        raise NotImplementedError()


class SpeedwayFactory(RaceFactory):
    def create_racer(self):
        return Car()


class HippodromeFactory(RaceFactory):
    def create_racer(self):
        return Horse()


class StadiumFactory(RaceFactory):
    def create_racer(self):
        return Human()


class Racer(object):
    def __init__(self):
        self._nickname = None

    def start(self):
        raise NotImplementedError()

    @property
    def nickname(self):
        return self._nickname

    @nickname.setter
    def nickname(self, nickname):
        self._nickname = nickname


class Car(Racer):
    def start(self):
        return "Vroum vroum (%s)" % self.nickname


class Horse(Racer):
    def start(self):
        return "HiIi hIiI, cataclop (%s)" % self.nickname


class Human(Racer):
    def start(self):
        return "C'est parti ! (%s)" % self.nickname



if __name__ == '__main__':
    import random
    t = random.choice(['automobile', 'hippique', 'marathon'])
    a_factory = RaceFactory.get_factory(t)
    a_racer = a_factory.create_racer()
    a_racer.nickname = "Le Sans-Espoir"
    print(a_racer.start())
    # Affiche 
    # "Vroum vroum (Le Sans-Espoir)"
    # ou
    # "HiIi hIiI, cataclop (Le Sans-Espoir)"
    # ou
    # "C'est parti ! (Le Sans-Espoir)"

Notes et références

↑ (en) E.Gamma, R.Helm, R.Johnson, & J.Vlissides, Design patterns, elements of reusable object-oriented software, Addison-Wesley, 1995, 395 p. (ISBN 978-0-201-63361-0), pp.87-95
↑ « Fabrique Abstraite ( Abstract Factory ) », sur INRIA (consulté le 5 décembre 2014)

Annexes

Sur les autres projets Wikimedia :

Fabrique abstraite, sur Wikibooks

Liens externes

(en) exemple sur CodeProject

Bibliographie

Eric Freeman, Elisabeth Freeman, Kathy Sierra et Bert Bates, Design patterns, tête la première, 2005, 639 p. (ISBN 978-2-84177-350-3)

v · m Patrons de conception
Création	Fabrique abstraite Monteur Fabrique Prototype Singleton
Structure	Adaptateur Pont Composite Décorateur Façade Poids-mouche Proxy
Comportement	Chaîne de responsabilité Commande Interpréteur Itérateur Médiateur Mémento Observateur État Stratégie Patron de méthode Visiteur
Fonctionnel	Fermeture Curryfication Composition de fonctions Foncteur Monade Générateur
Patron d'architecture	ADR (en) Active record Broker (en) Client-serveur POC DAO DTO DDD ECB ECS (en) EDA Front controller (en) Identity map (en) Interceptor (en) Implicit invocation (en) Inversion de contrôle Model 2 (en) MOM Microservices MVA (en) MVC MVP MVVM Application monolithe Architecture en couches trois tiers Naked objects (en) Pair à pair Publish-subscribe PAC REST SOA Service locator (en) SN (en) SBA (en) Specification (en)
Autres patrons	Modèle de Seeheim Mémoïsation Post-redirect-get Support d'initialisation à la demande Signaux et slots Désignation chaînée Double-checked locking MapReduce Reactor Fonction de rappel