设计模式之简单工厂模式（学习笔记）

定义

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）是一种创建型设计模式，它定义一个用于创建对象的接口，但由一个单独的类来实现实际创建的工作。简单工厂模式通过在一个类中集中管理对象的创建过程，可以减少客户端与具体类之间的耦合，使得代码结构更加清晰和易于维护。通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

为什么使用简单工厂模式？

1. 统一管理对象创建：
• 简单工厂模式将对象的创建逻辑集中到一个工厂类中，客户端不需要知道具体的创建细节，只需调用工厂类提供的方法即可获得所需的对象，减少了客户端对类创建过程的依赖。
2. 减少耦合：
• 客户端与具体类之间的依赖被转移到了工厂类，客户端不再直接依赖具体类，从而降低了系统的耦合度。
3. 更好的维护性：
• 当需要更改对象的创建逻辑或引入新的对象类型时，只需修改工厂类，而不需要修改客户端代码，提高了系统的可维护性。

实现步骤

1. 定义抽象产品类

• 定义所有具体产品类的共同接口，客户端将通过这个接口来使用具体产品。

2. 实现具体产品类

• 实现产品接口的具体产品类，这些类包含了产品的实际业务逻辑。

3. 定义工厂类

• 定义一个工厂类，包含一个用于创建产品对象的静态方法，根据不同的参数来实例化不同的具体产品类，并返回产品接口类型的对象。

优缺点和适用场景

优点

1. 统一管理对象创建

• 将对象创建逻辑集中管理，使代码更加清晰易懂。

2. 减少客户端与具体类的耦合

• 客户端只需依赖于产品接口和工厂类，不再直接依赖具体产品类。

3. 便于扩展和维护

• 添加新产品类时，只需修改工厂类，客户端代码无需变动。

缺点

1. 工厂类的职责过重

• 工厂类集中了所有产品对象的创建逻辑，可能导致代码过于复杂，不利于扩展。

2. 不符合开闭原则

• 添加新产品时需要修改工厂类的代码，违背了开闭原则。

适用场景

1. 对象创建逻辑复杂

• 当对象的创建过程较为复杂时，可以使用简单工厂模式将创建逻辑集中管理，简化客户端代码。

2. 客户端不需要关心对象的创建细节

• 当客户端不需要知道对象的创建过程，只需使用对象时，可以使用简单工厂模式隐藏创建细节。

咖啡店的例子

假设我们有一个咖啡店，根据客户的需求生产不同类型的咖啡。我们可以使用简单工厂模式来实现咖啡的创建。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>


// 抽象产品类：咖啡
class Coffee {
public:
    virtual ~Coffee() {}
    virtual std::string getDescription() const = 0;
    virtual double cost() const = 0;
};


// 具体产品类：美式咖啡
class Americano : public Coffee {
public:
    std::string getDescription() const override {
        return "Americano";
    }
    double cost() const override {
        return 5.0;
    }
};


// 具体产品类：拿铁咖啡
class Latte : public Coffee {
public:
    std::string getDescription() const override {
        return "Latte";
    }
    double cost() const override {
        return 6.0;
    }
};


// 简单工厂类
class CoffeeFactory {
public:
    enum CoffeeType {
        AMERICANO,
        LATTE
    };


    static std::shared_ptr<Coffee> createCoffee(CoffeeType type) {
        switch (type) {
            case AMERICANO:
                return std::make_shared<Americano>();
            case LATTE:
                return std::make_shared<Latte>();
            default:
                return nullptr;
        }
    }
};


int main() {
    // 创建美式咖啡
    std::shared_ptr<Coffee> americano = CoffeeFactory::createCoffee(CoffeeFactory::AMERICANO);
    std::cout << "Description: " << americano->getDescription() << ", Cost: " << americano->cost() << " RMB" << std::endl;


    // 创建拿铁咖啡
    std::shared_ptr<Coffee> latte = CoffeeFactory::createCoffee(CoffeeFactory::LATTE);
    std::cout << "Description: " << latte->getDescription() << ", Cost: " << latte->cost() << " RMB" << std::endl;


    return 0;
}