浅谈C++设计模式之工厂方法（Factory Method）

　　为什么要用设计模式？根本原因是为了代码复用，增加可维护性。

　　面向对象设计坚持的原则：开闭原则（Open Closed Principle，OCP）、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）、依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle，DIP）、接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）、合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）、最小知识原则（Principle of Least Knowledge，PLK，也叫迪米特法则）

• 开闭原则：模块应该对扩展开放，而对修改关闭。也就是说，在不修改原来的代码的前提下进行扩展。
• 里氏代换原则：如果调用的是父类的话，那么换成子类也完全没有问题。
• 依赖倒转原则：尽量针对接口编程，而不是针对实现编程。通过抽象父类的指针来调用子类的实现。
• 接口隔离原则：每个接口应该只有一种角色，多个角色应该用多个接口来实现。
• 合成/聚合复用：在新的对象中尽量使用已有的对象，使新对象向这些对象委派来达到复用已有功能的目的，而不是通过继承来实现。
• 最少知识原则：一个对象应对其它对象有尽可能少的了解。

　　上述的这些原则也正是体现了OOP高内聚、低耦合的基本原则，最终目的都是为了代码复用，增加可维护性。设计模式就是本着这些原则来进行OOP设计的一些方法。

　　设计模式开篇先来介绍工厂方法（Factory Method）模式

　　对象创建型模式的一种。工厂方法是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，让一个类的实例化延迟到它的子类中。

• 客户Client
• 工厂接口Creator
• 工厂实现类ConcreteCreatorP1和ConcreteCreatorP2
• 产品接口Product
• 产品实现类ConcreteProductP1和ConcreteProductP2

　　上面是工厂方法模式的类图。

　　首先我们有两个产品ProductP1和ProductP2，我们现在要生产这两个产品，这两个产品特征如下：

　　(1) start(); 启动

　　(2) execute(); 运行

　　(3) quit(); 退出

　　只是启动过程不同，运行过程不同，退出也不同。

那么工厂方法模式是如何实现得到这两个产品的对象的呢？？通过上面的类图其实我们就可以大概知道了，工厂方法大致实现过程。有几个产品，就对应着有几个工厂，每个工厂负责生产对应的产品。所有工厂都实现了同一个工厂接口Creator。而所有的产品也都实现了同一个产品的接口Product。

• Product（定义工厂方法所创建的对象的接口，也就是产品的接口）

  • class Product{
        Product(){};
        ~Product(){};
        virtual void start()=0;
        virtual void execute()=0;
        virtual void quit()=0;
    };

• ConcreteProduct（实现Product接口，也就是每个产品具体的实现方法，这里有两个产品ConcreteProductP1和ConcreteProductP2）

  • /**************************产品1*******************************/
    class ConcreteProductP1:public Product{
        ConcreteProductP1(){};
        ~ConcreteProductP1(){};
        void start();
        void execute();
        void quit();
    };
    ConcreteProductP1::start(){
        cout<<"<<----------P1 启动---------->>"<<endl;
    }
    ConcreteProductP1::execute(){
        cout<<"<<----------P1 执行---------->>"<<endl;
    }
    ConcreteProductP1::quit(){
        cout<<"<<----------P1 退出---------->>"<<endl;
    }
    /*************************产品2********************************/
    class ConcreteProductP2:public Product{
        ConcreteProductP2(){};
        ~ConcreteProductP2(){};
        void start();
        void execute();
        void quit();
    };
    ConcreteProductP2::start(){
        cout<<"<<----------P2 启动---------->>"<<endl;
    }
    ConcreteProductP2::execute(){
        cout<<"<<----------P2 执行---------->>"<<endl;
    }
    ConcreteProductP2::quit(){
        cout<<"<<----------P2 退出---------->>"<<endl;
    }

• Creator（声明工厂方法，该方法返回一个Product类型的对象；Creator也可以定义一个工厂方法的缺省实现，它返回一个缺省的ConcreteProduct对象，可以调用工厂方法以创建一个Product对象）

  class Creator{
  public:
      Creator(){};
      ~Creator(){};
      virtual Product* createProduct()=0;
  };

• ConcreteCreator（重定义工厂方法以返回一个ConcreteProduct实例，这里有两个工厂实现类，各自对应上面的两个产品）

  • /*************************工厂1生成产品1**************************/
    class ConcreteCreatorP1:public Creator{
    public:
        ConcreteCreatorP1(){};
        ~ConcreteCreatorP1(){};
        Product* createProduct();
    };
    Product* ConcreteCreatorP1::createProduct(){
        return new ConcreteProductP1();
    }
    
    /*************************工厂2生成产品2**************************/
    class ConcreteCreatorP2:public Creator{
    public:
        ConcreteCreatorP2(){};
        ~ConcreteCreator()P2{};
        Product* createProduct();
    };
    Product* ConcreteCreatorP2::createProduct(){
        return new ConcreteProductP2();
    }

• Client （这里使用的是main函数）

• int main(){
      Creator *factory = new ConcreteCreatorP1();
      Product *p1 = factory.createProduct();
      p1.start();        //p1是这样启动的
      p1.execute();    //p1是这样运行的
      p1.quit();        //p1是这样结束的
      
      Creator *factory = new ConcreteCreatorP2();
      Product *p2 = factory.createProduct();
      p2.start();        //p2是这样启动的
      p2.execute();     //p2是这样运行的
      p2.quit();         //p2是这样结束的
      
      return 0;
  }

　　工厂方法很简单，经常作为一种标准的创建对象的方法。但是缺点就是可能仅仅是为了改变产品类，就可能需要创建一个新的类，也就是说当被实例化的类根本不发生变化或当实例化出现在子类可以很容易重定义的操作中，重新创建一个工厂类就显得太浪费了。

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