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C-深入浅出工厂模式初识篇

初识工厂模式

我们先看工厂模式的介绍

这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
在工厂模式中,我们在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。

简单来说,使用了 C ++多态 的特性,将存在 继承 关系的类,通过一个 工厂类创建 对应的子类(派生类)对象。在项目复杂的情况下,可以便于子类对象的创建。

工厂模式的实现方式可分别 简单工厂模式 工厂方法模式 抽象工厂模式,每个实现方式都存在优和劣。

最近炒鞋炒的非常的火,那么以鞋厂的形式,一一分析针对每个实现方式进行分析。


简单工厂模式

具体的情形:
  • 鞋厂可以指定生产耐克、阿迪达斯和李宁牌子的鞋子。哪个鞋炒的火爆,老板就生产哪个,看形势生产。
UML 图:

简单工厂模式的 结构组成
  1. 工厂类(ShoesFactory):工厂模式的核心类,会定义一个用于创建指定的具体实例对象的接口。
  2. 抽象产品类(Shoes):是具体产品类的继承的父类或实现的接口。
  3. 具体产品类(NiKeShoes\AdidasShoes\LiNingShoes):工厂类所创建的对象就是此具体产品实例。
简单工厂模式的 特点
  • 工厂类封装了创建具体产品对象的函数。
简单工厂模式的 缺陷
  • 扩展性非常差,新增产品的时候,需要去修改工厂类。
简单工厂模式的 代码
  • Shoes为鞋子的抽象类(基类),接口函数为Show(),用于显示鞋子广告。
  • NiKeShoesAdidasShoesLiNingShoes为具体鞋子的类,分别是耐克、阿迪达斯和李宁鞋牌的鞋,它们都继承于 Shoes 抽象类。
// 鞋子抽象类
class Shoes
{
public:
    virtual ~Shoes() {}
    virtual void Show() = 0;};

// 耐克鞋子
class NiKeShoes : public Shoes
{
public:
    void Show()
    {std::cout << "我是耐克球鞋,我的广告语:Just do it" << std::endl;}
};

// 阿迪达斯鞋子
class AdidasShoes : public Shoes
{
public:
    void Show()
    {std::cout << "我是阿迪达斯球鞋,我的广告语:Impossible is nothing" << std::endl;}
};

// 李宁鞋子
class LiNingShoes : public Shoes
{
public:
    void Show()
    {std::cout << "我是李宁球鞋,我的广告语:Everything is possible" << std::endl;}
};
  • ShoesFactory为工厂类,类里实现根据鞋子类型创建对应鞋子产品对象的 CreateShoes(SHOES_TYPE type) 函数。
enum SHOES_TYPE
{
    NIKE,
    LINING,
    ADIDAS
};

// 总鞋厂
class ShoesFactory
{
public:
    // 根据鞋子类型创建对应的鞋子对象
    Shoes *CreateShoes(SHOES_TYPE type)
    {switch (type)
        {
        case NIKE:
            return new NiKeShoes();
            break;
        case LINING:
            return new LiNingShoes();
            break;
        case ADIDAS:
            return new AdidasShoes();
            break;
        default:
            return NULL;
            break;
        }
    }
};
  • main函数,先是构造了工厂对象,后创建指定类型的具体鞋子产品对象,创建了具体鞋子产品的对象便可直接打印广告。因为采用的是 new 的方式创建了对象,用完了要通过delete 释放资源资源哦!
int main()
{
    // 构造工厂对象
    ShoesFactory shoesFactory;

    // 从鞋工厂对象创建阿迪达斯鞋对象
    Shoes *pNikeShoes = shoesFactory.CreateShoes(NIKE);
    if (pNikeShoes != NULL)
    {
        // 耐克球鞋广告喊起
        pNikeShoes->Show();

        // 释放资源
        delete pNikeShoes;
        pNikeShoes = NULL;
    }

    // 从鞋工厂对象创建阿迪达斯鞋对象
    Shoes *pLiNingShoes = shoesFactory.CreateShoes(LINING);
    if (pLiNingShoes != NULL)
    {
        // 李宁球鞋广告喊起
        pLiNingShoes->Show();

        // 释放资源
        delete pLiNingShoes;
        pLiNingShoes = NULL;
    }

    // 从鞋工厂对象创建阿迪达斯鞋对象
    Shoes *pAdidasShoes = shoesFactory.CreateShoes(ADIDAS);
    if (pAdidasShoes != NULL)
    {
        // 阿迪达斯球鞋广告喊起
        pAdidasShoes->Show();

        // 释放资源
        delete pAdidasShoes;
        pAdidasShoes = NULL;
    }

    return 0;
}
  • 输出结果:
[root@lincoding factory]# ./simpleFactory 
我是耐克球鞋,我的广告语:Just do it
我是阿迪达斯球鞋,我的广告语:Impossible is nothing
我是李宁球鞋,我的广告语:Everything is possible

工厂方法模式

具体情形:
  • 现各类鞋子抄的非常火热,于是为了大量生产每种类型的鞋子,则要针对不同品牌的鞋子开设独立的生产线,那么每个生产线就只能生产同类型品牌的鞋。
UML 图:

工厂方法模式的 结构组成
  1. 抽象工厂类 厂(ShoesFactory):工厂方法模式的核心类,提供创建具体产品的接口,由具体工厂类实现。
  2. 具体工厂类NiKeProducer\AdidasProducer\LiNingProducer):继承于抽象工厂,实现创建对应具体产品对象的方式。
  3. 抽象产品类Shoes):它是具体产品继承的父类(基类)。
  4. 具体产品类NiKeShoes\AdidasShoes\LiNingShoes):具体工厂所创建的对象,就是此类。
工厂方法模式的 特点
  • 工厂方法模式抽象出了工厂类,提供创建具体产品的接口,交由子类去实现。
  • 工厂方法模式的应用并不只是为了封装具体产品对象的创建,而是要把具体产品对象的创建放到具体工厂类实现。
工厂方法模式的 缺陷
  • 每新增一个产品,就需要增加一个对应的产品的具体工厂类。相比简单工厂模式而言,工厂方法模式需要更多的类定义。
  • 一条生产线只能一个产品。
工厂方法模式的代码:
  • ShoesFactory抽象工厂类,提供了创建具体鞋子产品的纯虚函数。
  • NiKeProducerAdidasProducerLiNingProducer具体工厂类,继承持续工厂类,实现对应具体鞋子产品对象的创建。
// 总鞋厂
class ShoesFactory
{
public:
    virtual Shoes *CreateShoes() = 0;
    virtual ~ShoesFactory() {}
};

// 耐克生产者 / 生产链
class NiKeProducer : public ShoesFactory
{
public:
    Shoes *CreateShoes()
    {return new NiKeShoes();
    }
};

// 阿迪达斯生产者 / 生产链
class AdidasProducer : public ShoesFactory
{
public:
    Shoes *CreateShoes()
    {return new AdidasShoes();
    }
};

// 李宁生产者 / 生产链
class LiNingProducer : public ShoesFactory
{
public:
    Shoes *CreateShoes()
    {return new LiNingShoes();
    }
};
  • main函数针对每种类型的鞋子,构造了每种类型的生产线,再由每个生产线生产出对应的鞋子。需注意的是具体工厂对象和具体产品对象,用完了需要通过 delete 释放资源。
int main()
{
    // ================ 生产耐克流程 ==================== //
    // 鞋厂开设耐克生产线
    ShoesFactory *niKeProducer = new NiKeProducer();
    // 耐克生产线产出球鞋
    Shoes *nikeShoes = niKeProducer->CreateShoes();
    // 耐克球鞋广告喊起
    nikeShoes->Show();
    // 释放资源
    delete nikeShoes;
    delete niKeProducer;

    // ================ 生产阿迪达斯流程 ==================== //
    // 鞋厂开设阿迪达斯生产者
    ShoesFactory *adidasProducer = new AdidasProducer();
    // 阿迪达斯生产线产出球鞋
    Shoes *adidasShoes = adidasProducer->CreateShoes();
    // 阿迪达斯球鞋广喊起
    adidasShoes->Show();
    // 释放资源
    delete adidasShoes;
    delete adidasProducer;

    return 0;
}
  • 输出结果:
[root@lincoding factory]# ./methodFactory 
我是耐克球鞋,我的广告语:Just do it
我是阿迪达斯球鞋,我的广告语:Impossible is nothing

抽象工厂模式

具体情形:
  • 鞋厂为了扩大了业务,不仅只生产鞋子,把运动品牌的衣服也一起生产了。
UML 图:

抽象工厂模式的结构组成(和工厂方法模式一样):
  1. 抽象工厂类 厂(ShoesFactory):工厂方法模式的核心类,提供创建具体产品的接口,由具体工厂类实现。
  2. 具体工厂类NiKeProducer):继承于抽象工厂,实现创建对应具体产品对象的方式。
  3. 抽象产品类Shoes\Clothe):它是具体产品继承的父类(基类)。
  4. 具体产品类NiKeShoes\NiKeClothe):具体工厂所创建的对象,就是此类。
抽象工厂模式的特点:
  • 提供一个接口,可以创建多个产品族中的产品对象。如创建耐克工厂,则可以创建耐克鞋子产品、衣服产品、裤子产品等。
抽象工厂模式的缺陷:
  • 同工厂方法模式一样,新增产品时,都需要增加一个对应的产品的具体工厂类。
抽象工厂摸是的代码:
  • ClotheShoes,分别为衣服和鞋子的抽象产品类。
  • NiKeClotheNiKeShoes,分别是耐克衣服和耐克衣服的具体产品类。
// 基类 衣服
class Clothe
{
public:
    virtual void Show() = 0;
    virtual ~Clothe() {}
};

// 耐克衣服
class NiKeClothe : public Clothe
{
public:
    void Show()
    {std::cout << "我是耐克衣服,时尚我最在行!" << std::endl;}
};

// 基类 鞋子
class Shoes
{
public:
    virtual void Show() = 0;
    virtual ~Shoes() {}
};

// 耐克鞋子
class NiKeShoes : public Shoes
{
public:
    void Show()
    {std::cout << "我是耐克球鞋,让你酷起来!" << std::endl;}
};
  • Factory为抽象工厂,提供了创建鞋子 CreateShoes() 和衣服产品 CreateClothe() 对象的接口。
  • NiKeProducer为具体工厂,实现了创建耐克鞋子和耐克衣服的方式。
// 总厂
class Factory
{
public:
    virtual Shoes *CreateShoes() = 0;
    virtual Clothe *CreateClothe() = 0;
    virtual ~Factory() {}
};

// 耐克生产者 / 生产链
class NiKeProducer : public Factory
{
public:
    Shoes *CreateShoes()
    {return new NiKeShoes();
    }
    
    Clothe *CreateClothe()
    {return new NiKeClothe();
    }
};
  • main函数,构造耐克工厂对象,通过耐克工厂对象再创建耐克产品族的衣服和鞋子对象。同样,对象不再使用时,需要手动释放资源。
int main()
{
    // ================ 生产耐克流程 ==================== //
    // 鞋厂开设耐克生产线
    Factory *niKeProducer = new NiKeProducer();
    
    // 耐克生产线产出球鞋
    Shoes *nikeShoes = niKeProducer->CreateShoes();
    // 耐克生产线产出衣服
    Clothe *nikeClothe = niKeProducer->CreateClothe();
    
    // 耐克球鞋广告喊起
    nikeShoes->Show();
    // 耐克衣服广告喊起
    nikeClothe->Show();
    
    // 释放资源
    delete nikeShoes;
    delete nikeClothe;
    delete niKeProducer;


    return 0;
}
  • 输出结果:
[root@lincoding factory]# ./abstractFactory 
我是耐克球鞋,让你酷起来!我是耐克衣服,时尚我最在行!

总结

以上三种工厂模式,在新增产品时,都存在一定的缺陷。

  • 简单工厂模式,,需要去修改工厂类,这违背了开闭法则。
  • 工厂方式模式和抽象工厂模式,都需要增加一个对应的产品的具体工厂类,这就会增大了代码的编写量。

那么有什么好的方法,在新增产品时,即不用修改工厂类,也不用新增具体的工厂类?

笔者在实际项目中看到一个封装性非常强的工厂类,在扩展新产品时,不需要修改工厂类,也不需要新增具体的工厂类,详细内容可以跳转至 C ++ 深入浅出工厂模式(进阶篇)阅读。

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