工厂方法模式

工厂方法模式

1.模式动机

• 由于简单工厂模式的局限性，比如：工厂现在能生产ProductA、ProductB和ProductC三种产品了，此时，需要增加生产ProductD产品；那么，首先是不是需要在产品枚举类型中添加新的产品类型标识，然后，修改Factory类中的switch结构代码。是的，这种对代码的修改，对原有代码的改动量较大，易产生编码上的错误（虽然很简单，如果工程大了，出错也是在所难免的！！！）。这种对代码的修改是最原始，最野蛮的修改，本质上不能称之为对代码的扩展。同时，由于对已经存在的函数进行了修改，那么以前进行过的测试，都将是无效的，所有的测试，都将需要重新进行，所有的代码都需要进行重新覆盖。这种，增加成本，不能提高效率的事情，在公司是绝对不允许的（除非昏庸的PM）。出于种种原因，简单工厂模式，在实际项目中使用的较少。

• 工厂方法模式是在简单工厂模式的基础上，对“工厂”添加了一个抽象层。将工厂共同的动作抽象出来，作为抽象类，而具体的行为由子类本身去实现，让子类去决定生产什么样的产品。这一特点无疑使得工厂方法模式具有超越简单工厂模式的优越性，更加符合“开闭原则”。

2.模式定义

工厂方法模式(Factory Method Pattern)又称为工厂模式，也叫虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

3.模式结构

• 如图，FactoryA专心负责生产ProductA，FactoryB专心负责生产ProductB，FactoryA和FactoryB之间没有关系；如果到了后期，如果需要生产ProductC时，我们则可以创建一个FactoryC工厂类，该类专心负责生产ProductC类产品。由于FactoryA、FactoryB和FactoryC之间没有关系，当加入FactoryC加入时，对FactoryA和FactoryB的工作没有产生任何影响，那么对代码进行测试时，只需要单独对FactoryC和ProductC进行单元测试，而FactoryA和FactoryB则不用进行测试，则可省去大量无趣无味的测试工作。

4.适用场景

• 工厂方法模式的意义是定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类当中。核心工厂类不再负责产品的创建，这样核心类成为一个抽象工厂角色，仅负责具体工厂子类必须实现的接口，这样进一步抽象化的好处是使得工厂方法模式可以使系统在不修改具体工厂角色的情况下引进新的产品。

• 在设计的初期，就考虑到产品在后期会进行扩展的情况下，可以使用工厂方法模式； 产品结构较复杂的情况下，可以使用工厂方法模式；

5.代码分析

#include <iostream>
using namespace std;

class Product
{
public:
    virtual void Show() = 0;
};

class ProductA : public Product
{
public:
    void Show()
    {
        cout<< "I'm ProductA"<<endl;
    }
};

class ProductB : public Product
{
public:
    void Show()
    {
        cout<< "I'm ProductB"<<endl;
    }
};

class Factory
{
public:
    virtual Product *CreateProduct() = 0;
};

class FactoryA : public Factory
{
public:
    Product *CreateProduct()
    {
        return new ProductA ();
    }
};

class FactoryB : public Factory
{
public:
    Product *CreateProduct()
    {
        return new ProductB ();
    }
};

int main(int argc , char *argv [])
{
    Factory *factoryA = new FactoryA ();
    Product *productA = factoryA->CreateProduct();
    productA->Show();

    Factory *factoryB = new FactoryB ();
    Product *productB = factoryB->CreateProduct();
    productB->Show();

    if (factoryA != NULL)
    {
        delete factoryA;
        factoryA = NULL;
    }

    if (productA != NULL)
    {
        delete productA;
        productA = NULL;
    }

    if (factoryB != NULL)
    {
        delete factoryB;
        factoryB = NULL;
    }

    if (productB != NULL)
    {
        delete productB;
        productB = NULL;
    }
    return 0;
}

6.模式分析

• 工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了面向对象的多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给子类去做。这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口，而不负责哪一个产品类被实例化这种细节，这使得工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。

7.优点

• 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。

• 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够使工厂可以自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，是因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

• 使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。

8.缺点

• 在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

• 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

9.总结

• 工厂方法模式又称为工厂模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。

• 工厂方法模式包含四个角色：抽象产品是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，即产品对象的共同父类或接口；具体产品实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，它们之间往往一一对应；抽象工厂中声明了工厂方法，用于返回一个产品，它是工厂方法模式的核心，任何在模式中创建对象的工厂类都必须实现该接口；具体工厂是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户调用，返回一个具体产品类的实例。

• 工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了面向对象的多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点，而且克服了它的缺点。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给子类去做。这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口，而不负责产品类被实例化这种细节，这使得工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。

• 工厂方法模式的主要优点是增加新的产品类时无须修改现有系统，并封装了产品对象的创建细节，系统具有良好的灵活性和可扩展性；其缺点在于增加新产品的同时需要增加新的工厂，导致系统类的个数成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂性。

• 工厂方法模式适用情况包括：一个类不知道它所需要的对象的类；一个类通过其子类来指定创建哪个对象；将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定。