C++ 设计模式----“对象创建“模式
“对象创建”模式
通过“对象创建” 模式绕开new，来避免对象创建（new）过程中所导致的紧耦合（依赖具体类），从而支持对象创建的稳定。它是接口抽象之后的第一步工作。
典型模式
• Factory Method
• Abstract Factory
• Prototype
• Builder
Factory Method工厂方法
**动机（Motivation）**：
在软件系统中，经常面临着创建对象的工作；由于需求的变化，需要创建的对象的具体类型经常变化。
**问题思考（Consider）**：
如何应对这种变化？如何绕过常规的对象创建方法(new)，提供一种**“封装机制”来避免客户程序和这种“具体对象创建工作”**的紧耦合？
（一）依赖具体类
FileSplitter1.cpp
class ISplitter{
public:
virtual void split()=0;
virtual ~ISplitter(){}
};
class BinarySplitter : public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
class TxtSplitter: public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
class PictureSplitter: public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
class VideoSplitter: public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
MainForm1.cpp
#include"FileSplitter1.cpp"
class Form{
};
class TextBox;
class ProgressBar;
class ISplitter;
class MainForm : public Form
{
TextBox* txtFilePath;
TextBox* txtFileNumber;
ProgressBar* progressBar;
public:
void Button1_Click(){
ISplitter * splitter= new BinarySplitter();//依赖具体类
splitter->split();
}
};
（二）多态new
ISplitterFactory.cpp
//抽象类
class ISplitter{
public:
virtual void split()=0;
virtual ~ISplitter(){}
};
//工厂基类
class SplitterFactory{
public:
virtual ISplitter* CreateSplitter()=0;
virtual ~SplitterFactory(){}
};
FileSplitter2.cpp
#include"ISplitterFactory.cpp"
//具体类
class BinarySplitter : public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
class TxtSplitter: public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
class PictureSplitter: public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
class VideoSplitter: public ISplitter{
void split(){
// ...
}
};
//具体工厂
class BinarySplitterFactory: public SplitterFactory{
public:
virtual ISplitter* CreateSplitter(){
return new BinarySplitter();
}
};
class TxtSplitterFactory: public SplitterFactory{
public:
virtual ISplitter* CreateSplitter(){
return new TxtSplitter();
}
};
class PictureSplitterFactory: public SplitterFactory{
public:
virtual ISplitter* CreateSplitter(){
return new PictureSplitter();
}
};
class VideoSplitterFactory: public SplitterFactory{
public:
virtual ISplitter* CreateSplitter(){
return new VideoSplitter();
}
};
MainForm2.cpp
#include"ISplitterFactory.cpp"
class Form{
};
class TextBox;
class ProgressBar;
class MainForm : public Form
{
SplitterFactory* factory;//工厂
public:
MainForm(SplitterFactory* factory){
this->factory=factory;
}
void Button1_Click(){
ISplitter * splitter=factory->CreateSplitter(); //多态new
splitter->split();
}
};
FactoryMethod1.cpp
#include
FactoryMethod2.cpp
#include 
模式定义
定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟（目的：解耦，手段：虚函数）到子类。
——《设计模式》GoF
结构（Structure）
要点总结
Factory Method模式用于隔离类对象的使用者和具体类型之间的 耦合关系。面对一个经常变化的具体类型，紧耦合关系(new)会导 致软件的脆弱。
Factory Method模式通过面向对象的手法，将所要创建的具体对 象工作延迟到子类，从而实现一种扩展（而非更改）的策略，较好地解决了这种紧耦合关系。
Factory Method模式解决“单个对象”的需求变化。缺点在于要求创建方法/参数相同。
Abstract Factory 抽象工厂
**动机（Motivation）**：
在软件系统中，经常面临着**“一系列相互依赖的对象”**的创建工作；同时，由于需求的变化，往往存在更多系列对象的创建工作。
**问题思考（Consider）**：
如何应对这种变化？如何绕过常规的对象创建方法(new)，提供一种“封装机制”来避免客户程序和这种“多系列具体对象创建工作”的紧耦合？
EmployeeDAO1.cpp
#includeEmployeeDAO2.cpp
**缺点:这三个必须是同系列的，有关联性
无法实现不同工厂生产出来的是不同组的东西，无法搭配到一起
即只能实现sql系列和oracle系列，无法实现sql和oracle的混合搭配系列
//数据库访问有关的基类
//支持图像数据库(IDB)
class IDBConnection{
};
class IDBConnectionFactory{
public:
virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
};
class IDBCommand{
};
class IDBCommandFactory{
public:
virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
};
class IDataReader{
};
class IDataReaderFactory{
public:
virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};
//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{
};
class SqlConnectionFactory:public IDBConnectionFactory{
};
class SqlCommand: public IDBCommand{
};
class SqlCommandFactory:public IDBCommandFactory{
};
class SqlDataReader: public IDataReader{
};
class SqlDataReaderFactory:public IDataReaderFactory{
};
//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{
};
class OracleConnectionFactory :public IDBConnectionFactory {
};
class OracleCommand: public IDBCommand{
};
class OracleCommandFactory :public IDBCommandFactory {
};
class OracleDataReader: public IDataReader{
};
class OracleDataReaderFactory :public IDataReaderFactory {
};
class EmployeeDAO{
/*
缺点:这三个必须是同系列的，有关联性
无法实现不同工厂生产出来的是不同组的东西，无法搭配到一起
即只能实现sql系列和oracle系列，无法实现sql和oracle的混合搭配系列
*/
IDBConnectionFactory* dbConnectionFactory;
IDBCommandFactory* dbCommandFactory;
IDataReaderFactory* dataReaderFactory;
public:
vector<EmployeeDO> GetEmployees(){
IDBConnection* connection =
dbConnectionFactory->CreateDBConnection();
connection->ConnectionString("...");
IDBCommand* command =
dbCommandFactory->CreateDBCommand();
command->CommandText("...");
command->SetConnection(connection); //关联性
IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性
while (reader->Read()){
}
}
};
EmployeeDAO3.cpp
将三个工厂合并为一个
//数据库访问有关的基类
//支持图像数据库(IDB)
class IDBConnection{
};
class IDBCommand{
};
class IDataReader{
};
class IDBFactory{
public:
virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};
//支持SQL Server
class SqlConnection: public IDBConnection{
};
class SqlCommand: public IDBCommand{
};
class SqlDataReader: public IDataReader{
};
class SqlDBFactory:public IDBFactory{
public:
virtual IDBConnection* CreateDBConnection()=0;
virtual IDBCommand* CreateDBCommand()=0;
virtual IDataReader* CreateDataReader()=0;
};
//支持Oracle
class OracleConnection: public IDBConnection{
};
class OracleCommand: public IDBCommand{
};
class OracleDataReader: public IDataReader{
};
class EmployeeDAO{
IDBFactory* dbFactory;
public:
vector<EmployeeDO> GetEmployees(){
IDBConnection* connection =
dbFactory->CreateDBConnection();
connection->ConnectionString("...");
IDBCommand* command =
dbFactory->CreateDBCommand();
command->CommandText("...");
command->SetConnection(connection); //关联性
IDBDataReader* reader = command->ExecuteReader(); //关联性
while (reader->Read()){
}
}
};
AbstractFactory1.cpp
#include
AbstractFactory2.cpp
#include 
模式定义
提供一个接口，让该接口负责创建一系列“相关或者相互依赖的对象”，无需指定它们具体的类。
——《设计模式》GoF
结构（Structure）
要点总结
如果没有应对**“多系列对象构建”**的需求变化，则没有必要使用Abstract Factory模式，这时候使用简单的工厂完全可以。
“系列对象”指的是在某一特定系列下的对象之间有相互依赖、或作用的关系。不同系列的对象之间不能相互依赖。
Abstract Factory模式主要在于应对“新系列”的需求变动。其缺点在于难以应对“新对象”的需求变动。
Prototype原型模式
**动机（Motivation）**：
在软件系统中，经常面临着**“某些结构复杂的对象”**的创建工作;由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。
**问题思考（Consider）**：
如何应对这种变化? 如何向**“客户程序(使用这些对象的程序)”隔离出“这些易变对象”，从而使得“依赖这些易变对象的客户程序”**不随着需求改变而改变?
C++执行代码：
Prototype.cpp
//抽象类
class ISplitter{
public:
virtual void split()=0;
virtual ISplitter* clone()=0; //通过克隆自己来创建对象
virtual ~ISplitter(){}
};
ConCretePrototype.cpp
#include"Prototype.cpp"
//具体类
class BinarySplitter : public ISplitter{
public:
virtual void split(){}
virtual ISplitter* clone(){
return new BinarySplitter(*this);
}
};
class TxtSplitter: public ISplitter{
public:
virtual void split(){}
virtual ISplitter* clone(){
return new TxtSplitter(*this);
}
};
class PictureSplitter: public ISplitter{
public:
virtual void split(){}
virtual ISplitter* clone(){
return new PictureSplitter(*this);
}
};
class VideoSplitter: public ISplitter{
public:
virtual void split(){}
virtual ISplitter* clone(){
return new VideoSplitter(*this);
}
};
Client.cpp (原型对象只供克隆，不能使用)
#include"Prototype.cpp"
class Form{
};
class MainForm : public Form
{
ISplitter* prototype;//原型对象
public:
MainForm(ISplitter* prototype){
this->prototype=prototype;
}
void Button1_Click(){
ISplitter * splitter=
prototype->clone(); //克隆原型
splitter->split();
}
};
网上代码(来自这个博主):https://github.com/chouxianyu/design-patterns-cpp
Prototype.cpp
#include 
RobotPrototype.cpp
#include 
模式定义
使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。
——《设计模式》 GoF
结构（Structure）
要点总结
Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型 (易变类)之间的耦合关系，它同样要求这些**“易变类”拥有“稳定的接口”**。
Prototype模式对于**“如何创建易变类的实体对象”采用“原型克隆”的方法来做，它使得我们可以非常灵活地动态创建“拥有某些稳定接口”**的新对象一-所需工作仅仅是注册一个新类的对象 (即原型)然后在任何需要的地方Clone。
Prototype模式中的Clone方法可以利用某些框架中的序列化来实现深拷贝。
Builder 构建器
**动机（Motivation）**：
在软件系统中，有时候面临着**“一个复杂对象”**的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。
**问题思考（Consider）**：
如何应对这种变化？如何提供一种**“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”**不随着需求改变而改变？
C++执行代码：
builder.cpp
class House{
//....
};
class HouseBuilder {
public:
House* pHouse;
House* GetResult(){
return pHouse;
}
virtual ~HouseBuilder(){}
virtual void BuildPart1()=0;
virtual void BuildPart2()=0;
virtual bool BuildPart3()=0;
virtual void BuildPart4()=0;
virtual void BuildPart5()=0;
};
class StoneHouse: public House{
};
class StoneHouseBuilder: public HouseBuilder{
public:
virtual void BuildPart1(){
//pHouse->Part1 = ...;
}
virtual void BuildPart2(){
}
virtual bool BuildPart3(){
}
virtual void BuildPart4(){
}
virtual void BuildPart5(){
}
};
class HouseDirector{
public:
HouseBuilder* pHouseBuilder;
HouseDirector(HouseBuilder* pHouseBuilder){
this->pHouseBuilder=pHouseBuilder;
}
House* Construct(){
pHouseBuilder->BuildPart1();
for (int i = 0; i < 4; i++){
pHouseBuilder->BuildPart2();
}
bool flag=pHouseBuilder->BuildPart3();
if(flag){
pHouseBuilder->BuildPart4();
}
pHouseBuilder->BuildPart5();
return pHouseBuilder->GetResult();
}
};
Builder.cpp
#include 
模式定义
将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程(稳定)可以创建不同的表示(变化)。
——《设计模式》GoF
结构（Structure）
要点总结
Builder 模式主要用于“分步骤构建一个复杂的对象”。在这其中“分步骤”是一个稳定的算法，而复杂对象的各个部分则经常变化。
变化点在哪里，封装哪里—— Builder模式主要在于应对“复杂对象各个部分”的频繁需求变动。其缺点在于难以应对“分步骤构建算法”的需求变动。
在Builder模式中，要注意不同语言中构造器内调用虚函数的差别（C++ vs. C#) 。