C++设计模式 #7 工厂方法（Factory Method）

“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），从而支持创建的稳定。它是接口抽象之后的第一步工作。

动机

• 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。
• 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”来避免用户程序与这种“具体对象创建工作”的紧耦合？

举个栗子

我们思考C++设计模式 #4 观察者模式（Observer/Event）-CSDN博客中的文件分割的例子。对不同的文件我们可能有不同的分割策略。

class ISplitter {
public:
	virtual void split() = 0;
	virtual ~ISplitter(){}
};

class TxtSplitter:public ISplitter{
public:
    void split(){
        cout << "this is a txt splitter" << endl;
        //...
    }
};

class VideoSplitter:public ISplitter{
public:
    void split(){
        cout << "this is a video splitter" << endl;
        //...
    }
};

假设我们有一个button响应事件

void button_click(){

    //...

    ISplitter* txt_splitter = new TxtSplitter();
    //ISplitter* pic_splitter = new PictureSplitter();
    //ISplitter* video_splitter = new VideoSplitter();
    txt_splitter->split();
    //...

}

问题

这样做虽然都是声明了一个虚基类的指针，但是还是依赖TxtSplitter这几个类的具体实现。也就是说我们这样不能绕开new的具体实现细节。

而且，如果我们的界面上只有一个与文件分割相关的按钮，就要在进行分割前进行大段的if-else判断，确定到底new哪个类型的文件分割器。这是一种相当低效且冗余的做法。

重构

class SplitterFactory{
public:
    virtual ISplitter* CreateSplitter() = 0;
    virtual ~SplitterFactory() {}
};

class TxtSplitterFactory:public SplitterFactory{
public:
    ISplitter* CreateSplitter(){
        return new TxtSplitter();
    }
};

class VideoSplitterFactory:public SplitterFactory{
public:
    ISplitter* CreateSplitter(){
        return new VideoSplitter();
    }
};

我们创建一个工厂虚基类SplitterFactory，将创建（new）具体splitter类的方式放在其子类中去实现。

现在我们再看button_click中是如何调用的

void button_click(SplitterFactory* factory){
    SplitterFactory* m_factory = factory;
    ISplitter* splitter = m_factory->CreateSplitter();
    splitter->split();
}

当然，m_factory这个工厂类的指针可以在button_click所属的类的成员变量中。调用buttoun_click时

TxtSplitterFactory* txtfactory = new TxtSplitterFactory();
VideoSplitterFactory* videofactory = new VideoSplitterFactory();
button_click(txtfactory);
button_click(videofactory);

以下是输出结果

8.工厂方法_哔哩哔哩_bilibili视频中是在button_click所属的类的构造函数中确定工厂指针，我个人感觉作为参数传递可能更容易理解。

工厂模式充分的利用了面向对象多态的性质，来保证了button_click函数中的稳定。

实际上，工厂模式并不能“消除”变化，而是将变化“驱赶”到了一处，也就是调用button_click之前。将变化集中起来处理，保证button与splitter之间结构的稳定。

理解C++多态对理解工厂模式很有必要。

模式定义

• 定义一个用于创建对象的接口（SplitterFactory），让子类决定实例化哪一个类。工厂模式使得一个类的实例化延迟到子类。        ——《设计模式》GoF

目的：解耦

手段：虚函数

结构

总结

• 工厂模式用于隔离类对象的使用者与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。
• 工厂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，较好的解决了这种紧耦合关系。
• 工厂模式解决“单个对象”的需求变化。缺点在于要求创建方法/参数相同。