工厂方法模式

概述

在简单工厂模式中只提供一个工厂类，该工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置，它需要知道每一个产品对象的创建细节，并决定何时实例化哪一个产品类。简单工厂模式最大的缺点是当有新产品要加入到系统中时，必须修改工厂类，需要在其中加入必要的业务逻辑，这违背了“开闭原则”。此外，在简单工厂模式中，所有的产品都由同一个工厂创建，工厂类职责较重，业务逻辑较为复杂，具体产品与工厂类之间的耦合度高，严重影响了系统的灵活性和扩展性，而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。

在工厂方法模式中，我们不再提供一个统一的工厂类来创建所有的产品对象，而是针对不同的产品提供不同的工厂

工厂方法模式(Factory Method Pattern)：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern)，又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。

结构

在工厂方法模式中包含如下几个角色：

Product（抽象产品）：它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的公共父类。
ConcreteProduct（具体产品）：它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间一一对应。
Factory（抽象工厂）：在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。
ConcreteFactory（具体工厂）：它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

改进简单工厂模式中Tank的结构：

uml

代码实现

#include <iostream>

using namespace std;

typedef enum
{
    Tank_Type_56,
    Tank_Type_96,
    Tank_Type_Num
} Tank_Type;

class Tank
{
public:
    virtual const string &type() = 0;
};

class Tank56 : public Tank
{
public:
    Tank56() : Tank(), mstr_type("Tank56")
    {
    }

    const string &type() override
    {
        cout << mstr_type.data() << endl;
        return mstr_type;
    }

private:
    string mstr_type;
};

//具体的产品类
class Tank96 : public Tank
{
public:
    Tank96() : Tank(), mstr_type("Tank96")
    {
    }
    const string &type() override
    {
        cout << mstr_type.data() << endl;
        return mstr_type;
    }

private:
    string mstr_type;
};

//工厂类
class TankFactory
{
public:
    virtual Tank *createTank(){};
};

class TankFactory56:public TankFactory
{
public:
    Tank *createTank()
    {
        return new Tank56();
    }
};

class TankFactory96:public TankFactory
{
public:
    Tank *createTank()
    {
        return new Tank96();
    }
};

int main()
{
    TankFactory *factory56 = new TankFactory56();
    TankFactory *factory96 = new TankFactory96();
    Tank *tank56 = factory56->createTank();
    tank56->type();
    Tank *tank96 = factory96->createTank();
    tank96->type();

    delete tank96;
    tank96 = nullptr;
    delete tank56;
    tank56 = nullptr;
    delete factory56;
    factory56 = nullptr;
    delete factory96;
    factory96 = nullptr;

    return 0;
}

优缺点

优点

在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。
基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。
使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了，这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

缺点

在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。
由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，实现难度。

简单工厂模式的适用环境

在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。
由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

设计模式

#C++ #设计模式

工厂方法模式

https://carl-5535.github.io/2022/04/10/设计模式/工厂方法模式/

作者

Carl Chen

发布于

2022年4月10日

许可协议

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