设计模式之工厂模式

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 01 简单工厂方法

简单工厂方法可能是最常见的工厂类创建型模式了，其中有几个角色，一个是抽象产品角色，一个是具体产品角色，多个具体产品都可以。抽象成同一个抽象产品。拿操作系统举例，操作系统作为一个抽象产品，它有几种具体产品角色，有Windows操作系统，有Android操作系统，有iOS操作系统。有一个操作系统的工厂，工厂可以根据不同的需求生产出不同内核的操作系统，这个操作系统的工厂就是最后一个角色：工厂角色。

#include  
 
enum class BallEnum { BasketBall = 1, SocketBall = 2 }; 
 
class Ball { 
public: 
   Ball() {} 
   virtual ~Ball() {} 
 
virtual void Play() {} 
}; 
 
class BasketBall : public Ball { 
public: 
    void Play() override { std::cout << "play basketball \n"; } 
}; 
 
class SocketBall : public Ball { 
public: 
  void Play() override { std::cout << "play socketball \n"; } 
}; 
 
class SimpleFactory { 
public: 
  static Ball* CreateBall(BallEnum type); 
}; 
 
Ball* SimpleFactory::CreateBall(BallEnum type) { 
  switch (type) { 
    case BallEnum::BasketBall: 
      return new BasketBall(); 
    case BallEnum::SocketBall: 
      return new SocketBall(); 
  } 
  return nullptr; 
} 
 
int main() { 
   Ball* basket = SimpleFactory::CreateBall(BallEnum::BasketBall); 
   basket->Play(); 
   Ball* socket = SimpleFactory::CreateBall(BallEnum::SocketBall); 
   socket->Play(); 
   return 0; 
} 

在简单工厂方法中，有一个专门的工厂类，根据不同的参数返回不同具体产品类的实例，这些具体产品可以抽象出同一个抽象产品，即有一个共同的父类。 通过上述代码您可能也看到了简单工厂方法的优点，实现了对象的创建和使用逻辑分离，只需要传入不同参数，就可以获得特定具体类的实例。但简单工厂方法也有些缺点，当增加了新的产品，就需要修改工厂类的创建逻辑，如果产品类型较多，就可能造成工厂类逻辑过于复杂，不利于系统的维护，适用于具体产品类型比较少并且以后基本不会新加类型的场景，这样工厂类业务逻辑不会太过复杂。

02 工厂方法模式

为了解决上面简单工厂方法模式的缺点，进一步抽象出了工厂方法模式，工厂类不再负责所有产品的构建，每一个具体产品都有一个对应的工厂，这样在新加产品时就不会改动已有工厂类的创建逻辑。这些工厂也会抽象出一个抽象工厂。可以理解为有四种角色，抽象产品，具体产品，抽象工厂，具体工厂，其实就是把简单工厂模式中的工厂类做进一步抽象，看代码吧：

#include  
 
enum class BallEnum { BasketBall = 1, SocketBall = 2 }; 
 
class Ball { 
  public: 
   Ball() {} 
   virtual ~Ball() {} 
 
   virtual void Play() {} 
}; 
 
class BasketBall : public Ball { 
  public: 
   void Play() override { std::cout << "play basketball \n"; } 
}; 
 
class SocketBall : public Ball { 
  public: 
   void Play() override { std::cout << "play socketball \n"; } 
}; 
 
class FactoryBase { 
  public: 
   virtual ~FactoryBase() {} 
   virtual Ball* CreateBall() = 0; 
}; 
 
class BasketBallFactory : public FactoryBase { 
  public: 
   Ball* CreateBall() override { return new BasketBall(); } 
}; 
 
class SocketBallFactory : public FactoryBase { 
  public: 
   Ball* CreateBall() override { return new SocketBall(); } 
}; 
 
int main() { 
   FactoryBase* factory; 
   BallEnum ball_type = BallEnum::SocketBall; 
   switch (ball_type) { 
       case BallEnum::BasketBall: 
           factory = new BasketBallFactory(); 
           break; 
       case BallEnum::SocketBall: 
           factory = new SocketBallFactory(); 
           break; 
  } 
   Ball* ball = factory->CreateBall(); 
   ball->Play(); 
   return 0; 
} 

工厂模式提高了系统的可扩展性，完全符合开闭原则，当新加具体产品时，完全不会对已有系统有任何修改。当不知道以后会有多少具体产品时可以考虑使用工厂模式，因为不会降低现有系统的稳定性。但是它也有缺点，每当新加一个产品时，不仅需要新加一个对应的产品类，同时还需要新加一个此产品对应的工厂，系统的复杂度比较高。怎么解决呢，可以再抽象一下：

03 抽象工厂模式

在工厂方法中，每一个抽象产品都会有一个抽象工厂，这样新增一个产品时都会新增两个类，一个是具体产品类，一个是具体工厂类，我们可以考虑多个抽象产品对应一个抽象工厂，这样可以有效减少具体工厂类的个数，见如下代码：

#include  
 
enum class BallEnum { BasketBall = 1, SocketBall = 2 }; 
 
class Ball { 
  public: 
   Ball() {} 
   virtual ~Ball() {} 
 
   virtual void Play() {} 
}; 
 
class BasketBall : public Ball { 
  public: 
   void Play() override { std::cout << "play basketball \n"; } 
}; 
 
class SocketBall : public Ball { 
  public: 
   void Play() override { std::cout << "play socketball \n"; } 
}; 
 
class Player { 
  public: 
   Player() {} 
   virtual ~Player() {} 
   virtual void Name() {} 
}; 
 
class BasketBallPlayer : public Player { 
  public: 
   void Name() override { std::cout << "BasketBall player \n"; } 
}; 
 
class SocketBallPlayer : public Player { 
  public: 
   void Name() override { std::cout << "SocketBall player \n"; } 
}; 
 
class FactoryBase { 
  public: 
   virtual ~FactoryBase() {} 
   virtual Ball* CreateBall() = 0; 
   virtual Player* CreatePlayer() = 0; 
}; 
 
class BasketBallFactory : public FactoryBase { 
  public: 
   Ball* CreateBall() override { return new BasketBall(); } 
   Player* CreatePlayer() override { return new BasketBallPlayer(); } 
}; 
 
class SocketBallFactory : public FactoryBase { 
  public: 
   Ball* CreateBall() override { return new SocketBall(); } 
   Player* CreatePlayer() override { return new SocketBallPlayer(); } 
}; 
 
int main() { 
   FactoryBase* factory; 
   BallEnum ball_type = BallEnum::SocketBall; 
   switch (ball_type) { 
       case BallEnum::BasketBall: 
           factory = new BasketBallFactory(); 
           break; 
       case BallEnum::SocketBall: 
           factory = new SocketBallFactory(); 
           break; 
  } 
   Ball* ball = factory->CreateBall(); 
   Player* player = factory->CreatePlayer(); 
   ball->Play(); 
   player->Name(); 
   return 0; 
} 

总结

系统的复杂度不会被消除，只能被转移。系统总会有稳定部分和不稳定部分，只是我们要合理选择好边界，认真思考，考虑好将哪部分打造成稳定部分，哪部分打造成不稳定部分。简单工厂方法模式中if-else的逻辑在工厂类里，如果这里在新增一个产品时有bug可能导致所有产品都创建失败，这里是不稳定部分，所以有了工厂方法模式，将工厂类内部打造成稳定部分，将不稳定的逻辑转移到外面。