创建型模式 | 工厂模式

前言

工厂模式是最常用的设计模式之一，它提供了一种创建对象的最佳方式，在创建对象的时候，不会对客户端暴露创建逻辑，并且通过使用一个共同的接口来创建新的对象。工厂模式有三种，分别是简单工厂、工厂模式，抽象工厂。

一、简单工厂

1.1、原理

通过传⼊相关的类型来返回相应的类对象，简单工厂模式看为工厂方法模式的一种特例。

1.2、核心角色

• 简单工厂（SimpleFactory）：根据类型创建类对象
• 抽象产品（IProduct）：产品接口，描述所有实例对象的公共接口
• 具体产品（ConcreteProduct）：实现产品接口

1.3、UML类图

下面以生成手机的代码为例，介绍简单工厂模式，UML类图如下：

1.4、代码实现

代码实现，如下：

#include 
using namespace std;

// 手机（抽象接口）
class IPhone {
public:
    virtual void Describe() = 0;
};

// 华为手机（具体产品）
class HuaweiPhone : public IPhone {
public:
    void Describe() {
        cout << "华为手机" << endl;
    }
};

// 苹果手机（具体产品）
class ApplePhone : public IPhone {
public:
    void Describe() {
        cout << "苹果手机" << endl;
    }
};

// 简单工厂
class PhoneFactory {
public:
    IPhone* Produce(string type) {
        IPhone *pPhone = nullptr;
        if (type == "Huawei") {
            pPhone = new HuaweiPhone;
        } else if (type == "Apple") {
            pPhone = new ApplePhone;
        }
        return pPhone;
    }
};

int main()
{
    // 简单工厂
    PhoneFactory factory;

    IPhone *pHuaweiPhone = factory.Produce("Huawei");
    IPhone *pApplePhone = factory.Produce("Apple");

    pHuaweiPhone->Describe();
    pApplePhone->Describe();

    return 0;
}

1.5、总结

简单工厂模式优点与缺点，如下：

优点：

• 实现简单
• 实现了对象创建与业务逻辑的分离

缺点：

• 可扩展性差，如果新增手机产品，就需要修改PhoneFactory::Produce方法，违反了开放封闭原则

二、工厂模式

2.1、原理

定义创建对象抽象工厂，具体工厂负责实现抽象工厂接口，创建对应类型的对象

2.2、关键角色

• 抽象工厂：定义了创建抽象产品的抽象工厂
• 具体工厂：实现抽象工厂接口的具体工厂类，负责生产具体的产品
• 抽象产品：产品接口，描述所有实例对象的公共接口
• 具体产品：实现产品接口

2.3、代码实现

#include 
using namespace std;

// 手机（抽象接口）
class IPhone {
public:
    virtual void Describe() = 0;
};

// 华为手机（具体产品）
class HuaweiPhone : public IPhone {
public:
    void Describe() {
        cout << "华为手机" << endl;
    }
};

// 苹果手机（具体产品）
class ApplePhone : public IPhone {
public:
    void Describe() {
        cout << "苹果手机" << endl;
    }
};

// 抽象工厂
class IFactory {
public:
    virtual IPhone* Produce() = 0;
};

// 具体工厂（生产华为手机）
class HuaweiPhoneFactory : public IFactory {
public:
    IPhone* Produce() {
        return new HuaweiPhone;
    }
};

// 具体工厂（生产苹果手机）
class ApplePhoneFactory : public IFactory {
public:
    IPhone* Produce() {
        return new ApplePhone;
    }
};

int main()
{
    // 工厂对象
    HuaweiPhoneFactory huaweiFactory;
    ApplePhoneFactory appleFactory;

    IPhone *pHuaweiPhone = huaweiFactory.Produce();
    IPhone *pApplePhone = appleFactory.Produce();

    pHuaweiPhone->Describe();
    pApplePhone->Describe();

    return 0;
}

2.4、总结

工厂模式优点与缺点，如下：

优点：

• 解决了简单工厂模式可扩展性差的问题，如果新增手机产品，新增一个产品类及对应的工厂类就可以，不会修改原有的代码，符合开放封闭原则

缺点：

• 随着产品的增多，类的个数容易过多，增加复杂度
• 具体工厂只能生产出一种产品（可以用抽象工厂模式解决）

三、抽象工厂模式

3.1、原理

抽象工厂模式在工厂方法模式的基础上进行进一步抽象。设想下面这种场景：在手机的基础上新增了Pad，要创建华为Phone、华为Pad、苹果Phone、苹果Pad等产品，如果使用工厂模式，就要新增四个工厂类，使用工厂方法模式，创建了很多具体工厂类，而没有利用产品的商品族的概念。

抽象工厂模式是用于解决一类产品的创建问题（在上述场景中，可以把华为Phone、华为Pad、苹果Phone、苹果Pad归纳为Phone，Pad这两类商品）

3.2、关键角色

抽象工厂模式与工厂模式的关键角色类似，有差异的地方在于抽象工厂类，如下：

• 抽象工厂类：定义一组接口，用于创建多类产品；工厂方法的抽象工厂类，只定义了创建一类产品的接口

3.3、UML类图

使用抽象工厂类解决工厂方法遇到的两个问题，一是：只能生产一类产品的问题；二是：增加产品导致产品工厂类的个数容易过多的问题（解决新增Pad产品的问题，如果使用抽象工厂方法需要新增两个工厂类，而使用工厂方法需要四个工厂类），UML类图如下：

3.4、工厂模式与抽象工厂模式的区别

工厂模式主要解决一类产品的创建问题，抽象工厂模式主要是来解决多类（产品簇）产品创建问题。具体差异体现在抽象工厂角色上，工厂模式提供一个接口，创建一类产品；抽象工厂提供多个接口，可以创建多类产品。