C++ 常用设计模式学习——工厂模式

在工厂模式中，创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。工厂模式作为一种创建模式，一般在创建复杂对象时，考虑使用；在创建简单对象时，建议直接new完成一个实例对象的创建。

简单工厂模式

简单工厂模式主要特点是需要在工厂类中做判断，从而创造相应的产品，当增加新产品时，需要修改工厂类。使用简单工厂模式，只需要知道具体的产品型号就可以创建一个产品。

对于简单设计模式的结构图，我们可以很清晰的看到它的组成：

　　1) 工厂类角色：这是本模式的核心，含有一定的商业逻辑和判断逻辑。

　　2) 抽象产品角色：它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。

　　3) 具体产品角色：工厂类所创建的对象就是此角色的实例。

简单工厂模式存在的目的很简单：定义一个用于创建对象的接口。

缺点：工厂类集中了所有产品类的创建逻辑，如果产品量较大，会使得工厂类变的非常臃肿。

具体实现代码如下：

/*
关键代码：创建过程在工厂类中完成。
*/
#include <iostream>using namespace std;
​
//定义产品类型信息
typedef enum
{
    Tank_Type_56,
    Tank_Type_96,
    Tank_Type_Num
}Tank_Type;
​
//抽象产品类
class Tank
{
public:
    virtual const string& type() = 0;
};
​
//具体的产品类
class Tank56 : public Tank
{
public:
    Tank56():Tank(),m_strType("Tank56")
    {
    }
​
    const string& type() override
    {
        cout << m_strType.data() << endl;
        return m_strType;
    }
private:
    string m_strType;
};
​
//具体的产品类
class Tank96 : public Tank
{
public:
    Tank96():Tank(),m_strType("Tank96")
    {
    }
    const string& type() override
    {
        cout << m_strType.data() << endl;
        return m_strType;
    }
​
private:
    string m_strType;
};
​
//工厂类
class TankFactory
{
public:
    //根据产品信息创建具体的产品类实例，返回一个抽象产品类
    Tank* createTank(Tank_Type type)
    {
        switch(type)
        {
        case Tank_Type_56:
            return new Tank56();
        case Tank_Type_96:
            return new Tank96();
        default:
            return nullptr;
        }
    }
};
​
​
int main()
{
    TankFactory* factory = new TankFactory();
    Tank* tank56 = factory->createTank(Tank_Type_56);
    tank56->type();
    Tank* tank96 = factory->createTank(Tank_Type_96);
    tank96->type();
​
    delete tank96;
    tank96 = nullptr;
    delete tank56;
    tank56 = nullptr;
    delete factory;
    factory = nullptr;
​
    return 0;
}

工厂方法模式

工厂方法模式定义一个创建对象的接口，其子类去具体现实这个接口以完成具体的创建工作。如果需要增加新的产品类，只需要扩展一个相应的工厂类即可。

对于工厂方法模式的组成：

　　1)抽象工厂角色： 这是工厂方法模式的核心，它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。

　　2)具体工厂角色：它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。

　　3)抽象产品角色：它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。

　　4)具体产品角色：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。

缺点：产品类数据较多时，需要实现大量的工厂类，这无疑增加了代码量。

具体实现代码如下：

/*
关键代码：创建过程在其子类执行。
*/​
#include <iostream>using namespace std;
​
//产品抽象类
class Tank
{
public:
    virtual const string& type() = 0;
};
​
//具体的产品类
class Tank56 : public Tank
{
public:
    Tank56():Tank(),m_strType("Tank56")
    {
    }
​
    const string& type() override
    {
        cout << m_strType.data() << endl;
        return m_strType;
    }
private:
    string m_strType;
};
​
//具体的产品类
class Tank96 : public Tank
{
public:
    Tank96():Tank(),m_strType("Tank96")
    {
    }
    const string& type() override
    {
        cout << m_strType.data() << endl;
        return m_strType;
    }
​
private:
    string m_strType;
};
​
//抽象工厂类，提供一个创建接口
class TankFactory
{
public:
    //提供创建产品实例的接口，返回抽象产品类
    virtual Tank* createTank() = 0;
};
​
//具体的创建工厂类，使用抽象工厂类提供的接口，去创建具体的产品实例
class Tank56Factory : public TankFactory
{
public:
    Tank* createTank() override
    {
        return new Tank56();
    }
};
​
//具体的创建工厂类，使用抽象工厂类提供的接口，去创建具体的产品实例
class Tank96Factory : public TankFactory
{
public:
    Tank* createTank() override
    {
        return new Tank96();
    }
};
​
​
int main()
{
    TankFactory* factory56 = new Tank56Factory();
    Tank* tank56 = factory56->createTank();
    tank56->type();

    TankFactory* factory96 = new Tank96Factory();
    Tank* tank96 = factory96->createTank();
    tank96->type();
​
    delete tank96;
    tank96 = nullptr;
    delete factory96;
    factory96 = nullptr;
​
    delete tank56;
    tank56 = nullptr;
    delete factory56;
    factory56 = nullptr;
​
    return 0;
}

抽象工厂模式

抽象工厂模式提供创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。当存在多个产品系列，而客户端只使用一个系列的产品时，可以考虑使用抽象工厂模式。抽象工厂模式比前两者更为的复杂和一般性，抽象工厂模式和工厂方法模式的区别就在于需要创建对象的复杂程度上。

抽象工厂模式：给客户端提供一个接口，可以创建多个产品族中的产品对象 ，而且使用抽象工厂模式还要满足一下条件：

　　1)系统中有多个产品族，而系统一次只可能消费其中一族产品。

　　2)同属于同一个产品族的产品以其使用。

抽象工厂模式的组成（和工厂方法模式一样）：

　　1)抽象工厂角色：这是工厂方法模式的核心，它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。

　　2)具体工厂角色：它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。

　　3)抽象产品角色：它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。

　　4)具体产品角色：具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。

缺点：当增加一个新系列的产品时，不仅需要现实具体的产品类，还需要增加一个新的创建接口，扩展相对困难。

具体实现代码如下：

/*
* 关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。
* 以下代码以白色衣服和黑色衣服为例，白色衣服为一个产品系列，黑色衣服为一个产品系列。白色上衣搭配白色裤子，   黑色上衣搭配黑色裤字。每个系列的衣服由一个对应的工厂创建，这样一个工厂创建的衣服能保证衣服为同一个系列。
*/
​
//抽象上衣类
class Coat
{
public:
    virtual const string& color() = 0;
};
​
//黑色上衣类
class BlackCoat : public Coat
{
public:
    BlackCoat():Coat(),m_strColor("Black Coat")
    {
    }
​
    const string& color() override
    {
        cout << m_strColor.data() << endl;
        return m_strColor;
    }
private:
    string m_strColor;
};
​
//白色上衣类
class WhiteCoat : public Coat
{
public:
    WhiteCoat():Coat(),m_strColor("White Coat")
    {
    }
    const string& color() override
    {
        cout << m_strColor.data() << endl;
        return m_strColor;
    }
​
private:
    string m_strColor;
};
​
//抽象裤子类
class Pants
{
public:
    virtual const string& color() = 0;
};
​
//黑色裤子类
class BlackPants : public Pants
{
public:
    BlackPants():Pants(),m_strColor("Black Pants")
    {
    }
    const string& color() override
    {
        cout << m_strColor.data() << endl;
        return m_strColor;
    }
​
private:
    string m_strColor;
};
​
//白色裤子类
class WhitePants : public Pants
{
public:
    WhitePants():Pants(),m_strColor("White Pants")
    {
    }
    const string& color() override
    {
        cout << m_strColor.data() << endl;
        return m_strColor;
    }
​
private:
    string m_strColor;
};
​
//抽象工厂类，提供衣服创建接口
class Factory
{
public:
    //上衣创建接口，返回抽象上衣类
    virtual Coat* createCoat() = 0;
    //裤子创建接口，返回抽象裤子类
    virtual Pants* createPants() = 0;
};
​
//创建白色衣服的工厂类，具体实现创建白色上衣和白色裤子的接口
class WhiteFactory : public Factory
{
public:
    Coat* createCoat() override
    {
        return new WhiteCoat();
    }
​
    Pants* createPants() override
    {
        return new WhitePants();
    }
};
​
//创建黑色衣服的工厂类，具体实现创建黑色上衣和白色裤子的接口
class BlackFactory : public Factory
{
    Coat* createCoat() override
    {
        return new BlackCoat();
    }
​
    Pants* createPants() override
    {
        return new BlackPants();
    }
};