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设计模式——创建型设计模式总结（简单工厂、普通工厂、抽象工厂、建造者、原型和单例）

 

创建型设计模式总结

（转载请注明来源 http://www.cnblogs.com/jerry19880126/）

创建型设计模式包括简单工厂模式，普通工厂模式，抽象工厂模式，建造者模式，原型模式和最简单的单例模式。

 

简单工厂模式（Simple Factory）

 

从UML图中可以看出，工厂是具体的，Product是抽象的，里面的方法Operation是virtual的，它的三个子类是具体的，子类中的Operation覆盖父类的方法Operation，由多态知识可知，运行时将会调用子类的Operation，父类的Operation只是声明的“接口”。

多态有三个条件：一是父类的virtual，二是子类的覆盖（要求函数名、参数、返回值都要一模一样），三是父类的指针或引用指向子类的对象。前两个条件已经满足，下面关键是讨论第三个条件。

第三个条件的关键就是Factory了，Factory能根据客户端的请求，生成不同的具体对象，这可以用flag来标识，假定flag = 1时，生成ConcreteProduct1对象；flag = 2时，生成ConcreteProduct2对象。因此，可以在Factory这样写CreateProduct()。

Product* CreateProduct(flag)

{

Switch(flag)

case 1: return new ConcreateProduct1(); break;

case 2: return new ConcreateProduct2(); break;

case 3:…

}

 

在客户端只要用

Factory f; // 生成factory对象

f.getProduct(1).Operation();就可以调用ConcreteProduct1的方法了

f.getProduct(2).Operation();就可以调用ConcreteProudct2的方法了。

 

这样说来，相信读者已经明白，其实工厂方法就是根据客户端不同的“要求”，产生不同的具体对象，再利用多态特性，调用相应具体对象的方法。

 

下面给出可执行的源代码，与上述例子不尽相同，但思想是一样的，运行结果如下图所示。

 

运行结果如下：

 

（普通）工厂模式（Factory）

与简单工厂模式换汤不换药，只是把工厂也“抽象”了，UML图如下所示：

 

从上图可以看出，只不过多出一块抽象工厂而已。抽象工厂提供CreateProduct的虚接口，在ConcreteFactory中实现，为了便于说明问题，这里假定有两个ConcreteFactory，一个是ConcreteFactory1，只生产ConcreteProduct1产品，另一个是ConcreteFactory2，只生产ConcreteProduct2产品。

 

以ConcreteFactory1为例，代码框架如下：

class ConcreateFactory1: public Factory

{

 Product* CreateProduct()

{

     return new ConcreteProduct1();

}

};

 

在客户端用 Factory *f = new ConcreteFactory1(); f->CreateProduct();就可以得到ConcreteProduct1的对象了。

 

下面给出可执行的源代码，运行结果的截图放在后面。

 

运行结果如下：

 

抽象工厂模式（Abstract Factory）

 

抽象工厂又是（普通）工厂模式的升级版，但本质是相同的。观察UML图，可以看到不同的地方在于多了一个抽象产品的类。

ConcreateFactory1只生产ProductA1和ProductB1，即下标带“1”的产品。可以预见，在ConcreteFactory1中的两个方法应该如下：

 

AbstractProductA* CreateProductA()

{

         return new ProductA1();

}

AbstractProductB* CreateProductB()

{

         return new ProductB1();

}

 

ConcreateFactory2中的两个方法类似，只是将最后的下标换成2而已。

 

下面给出可以执行的源代码，运行截图放在代码的后面。

 

运行结果如下：

 

“工厂系列”设计模式总结

下面总结一下“工厂系列”设计模式，简单工厂模式只有一份抽象的产品，工厂是具体的；（普通）工厂模式的同样也只有一份抽象的产品，但工厂有抽象的了；抽象工厂模式工厂当然是抽象的，但是它独特的地方在于产品至少有两份是抽象的。

 

建造者模式（Builder）

 

建造者模式包含一个抽象的Builder类，还有它的若干子类——ConcreteBuilder，不用理会UML图上的Product，关键是看Director，Director里面的方法Construct()其实包含了Builder指针或引用的形参，由客户端传入某个ConcreateBuilder对象。Construct(Builder* builder)的方法大致如下：

Construct(Builder* builder)

{

         Builder->BuildPartA();

         Builder->BuildPartB();

         …

}

由多态性可知，客户端传进来的ConcreteBuilder是谁，就调用谁的方法。

 

可执行的源代码如下，运行结果在源代码的后面。

 

运行结果如下：

 

原型模式（Prototype）

 

听起来挺玄乎，其实说穿了，就是深拷贝问题。当一个类中包含了指针，那么这个类一定要显示规定三个东西：拷贝构造函数，重载”=”操作符以及析构函数。如果程序员使用编译器默认产生的这三个函数，那么得到的对象是原来对象的“浅拷贝”，即只是简单拷贝了指针的值（只复制了地址），没有复制指针指向空间的内容。“浅拷贝”只会保留最近的修改结果，而且在析构时容易出现重复析构的错误。

“深拷贝”是相对浅拷贝的概念说的，深拷贝不是简单的拷贝指针的值（地址），而是重新生成了一个新的空间，这个空间里存放的内容与传入类内容是完全相同的。

 

请看下面“浅拷贝”的实例：

 

 

运行结果为：

 

可以看到指针值（地址）是相同的，所以是浅拷贝，程序没有出现“请按任意键继续”的提示，说明程序其实是卡死的，原因是重复析构指针p。

 

再看看“深拷贝”的实例：

 

运行结果如下：

 

可见指针值不同了，说明指向了不同的空间，而且成功显示了“请按任意键继续”的提示符，说明析构也是正常了。但这里的程序还不完整，按照C++的程序风格，还应该重载“=”运算符，这里的练习便留给读者。

 

单例模式（Singleton）

顾名思义，就是保证某个类只有一个实例（对象），这个应用还是很广的，假设腾迅想让用户每次只能用一个QQ登陆，就可以用到这个模式。

 

这个UML图非常简单，可以说也是所有设计模式中最简单的了，所以在面试中，常常被面试官们问起。

要使一个类只能生成一个对象，就是要限制使用它的构造函数，即将构造函数定义为private或protected的，然后另辟一个公有方法Instance，在这个方法里检查instance（instance是指向本类的一个指针或引用，这在C++语法中是可以的）是否为空指针，若为空指针，则说明是第一次生成对象，那么操作是允许的，instance = new Singleton()，若指针非空，说明在之前已经有一个对象（实例）了，单例模式不允许再次生成实例，因此直接返回之前生成的对象的地址。

将instance定义成static变量，就更符合“单例”模式了，因为static变量只有一份，它属于这个类，不属于某个对象。相应的Instance()方法应该也定义成static的，用Singleton::Instance()来调用。注意这里的static方法和变量是必须的，如果函数不是static，则要事先生成对象才能调用Instance，就破坏了“单例”的思想了，如果变量不是static，那么静态函数Instance又不能引用非static变量。

 

下面给出可以执行的源程序：

 

运行结果为：