C++工厂模式(简单工厂、工厂方法、抽象工厂)
工厂模式
- 前言
- 为什么要使用工厂模式
- 优点
- 缺点
- 简单工厂(Simple Factory)
- 代码
- 应用
- 不足
- 工厂方法(Factory Method)
- 代码
- 应用
- 不足
- 抽象工厂(Abstract Factory)
- 代码
- 应用
- 参考资料
前言
为什么要使用工厂模式
主要是对对象的创建
进行了一个封装;
因此也属于创建型模式。
意图:定义一个创建对象的接口,让其子类自己决定实例化哪一个工厂类,工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
优点
- 一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称就可以了;
- 扩展性高,如果想增加一个产品,只要扩展一个工厂类就可以;
- 屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口。
缺点
每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类和对象实现工厂,使得系统中类的个数成倍增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖。
简单工厂(Simple Factory)
代码
首先是具体产品的实现
和继承关系
:
// 系列产品
class Car
{public:Car(string name) :_name(name) {}virtual void show() = 0;
protected:string _name;
};
class Bmw:public Car
{public:Bmw(string name) :Car(name) {}void show(){cout << "获取了一辆宝马汽车:" << _name << endl;}
};
class Audi :public Car
{public:Audi(string name) :Car(name) {}void show(){cout << "获取了一辆奥迪汽车:" << _name << endl;}
};
接下来是简单工厂的实现:
// 产品枚举
enum Cartype
{BMW, AUDI
};
// 简单工厂类
class SimpleFactory
{public:// 用户想要创建一个对象,只需要知道名称就可以了Car* createCar(Cartype ct){switch (ct){case BMW:return new Bmw("x6");case AUDI:return new Audi("a8");default:cerr << "传入参数错误:" << ct << endl;}return nullptr;}
};
应用
具体的使用规则如下:
int main()
{unique_ptr<SimpleFactory> fac(new SimpleFactory());unique_ptr<Car> p1(fac->createCar(BMW));unique_ptr<Car> p2(fac->createCar(AUDI));p1->show();p2->show();return 0;
}
需要注意的是:
为了更好地释放资源,这里使用了智能指针(需要加入头文件#include <memory>
);
也可以直接使用new
的方法,代码如下:
SimpleFactory* fac = new SimpleFactory();Car* p1 = fac->createCar(BMW);Car* p2 = fac->createCar(AUDI);p1->show();p2->show();delete fac;delete p1;delete p2;
使用普通指针(new
)的时候就需要注意一定记得delete
!
我们来看运行的结果:
不足
可以看到,简单工厂
可以做到,让用户创建对象的时候只需要知道对象的名称(BMW
、AUDI
)就好,而不需要关心创建对象的细节(BMW是如何建造的、型号是什么等等细节
)。
当然缺点也很明显:
每当我们想要扩展对象的时候(增加BENZ
的对象)就需要在SimpleFactory
类中添加代码,增加switch
后面的case
选项。这样一来,就需要修改源代码。灵活性
非常的差!!!
那么,能不能做到添加对象的时候,不对现有代码进行修改呢?(也就是我们开发软件时候需要遵守的开-闭原则)
tips:
什么是开-闭原则呢?
对扩展
开放、对修改
关闭;
也就是说,我们可以添加代码,但是添加代码的时候不能够对现有的代码进行修改。
这样的代码才能算是好代码!!!
于是乎,便有了 工厂方法
!
工厂方法(Factory Method)
工厂方法的思想就是定义一个Factory
基类,基类中定义了一个纯虚函数
(创建产品);
之后定义派生类(具体产品的工厂)负责创建对应的产品。
可以做到不同的产品在不同的工厂里面创建
,能够对现有工厂以及产品的修改关闭
。
代码
同样的,具体产品的实现和继承
同上:
// 系列产品
class Car
{public:Car(string name) :_name(name) {}virtual void show() = 0;
protected:string _name;
};
class Bmw:public Car
{public:Bmw(string name) :Car(name) {}void show(){cout << "获取了一辆宝马汽车:" << _name << endl;}
};
class Audi :public Car
{public:Audi(string name) :Car(name) {}void show(){cout << "获取了一辆奥迪汽车:" << _name << endl;}
};
接下来是工厂方法
的实现:
// 基类(包含纯虚函数,不能实例化对象)
class Factory
{public:virtual Car* createCar(string name) = 0;
};
// 宝马汽车工厂,负责生产宝马汽车
class BmwFac: public Factory
{public:Car* createCar(string name){return new Bmw(name);}
};
// 奥迪汽车工厂,负责生产奥迪汽车
class AudiFac :public Factory
{public:Car* createCar(string name){return new Audi(name);}
};
应用
同样的,使用规则如下:
int main()
{unique_ptr<Factory> bmwfty(new BmwFac());unique_ptr<Factory> audifty(new AudiFac());unique_ptr<Car> p1 (bmwfty->createCar("X6"));unique_ptr<Car> p2 (audifty->createCar("A8"));p1->show();p2->show();return 0;
}
注意:
可以看到这一次的代码和之前简单工厂
的不同:
简单工厂:unique_ptr<SimpleFactory> fac(new SimpleFactory())
;
工厂方法:unique_ptr<Factory> bmwfty(new BmwFac())
;
也就是说,工厂方法是用基类指针
实例化派生类对象
,这也是动态多态发生的条件。这样的话,就能够实现多态了!
之后的unique_ptr<Car> p1 (bmwfty->createCar("X6"))
有没有更贴近生活呢?
我去买车,进到一家宝马4S店(对应具体的bmwfty对象)
,然后看上了心仪的车型bmw X6
,然后告诉店员:“我想要一辆宝马X6
”。之后办理完手续,就可以开心地提车了!
运行结果如下:
不足
工厂方法解决了简单工厂的问题(无法对修改关闭
),但是它也有自己的局限:
试想一下,宝马工厂里面只是售卖成品汽车吗?
应该不是吧,作为一家成熟
的工厂,除了汽车
之外,还有一系列配套的零件
、产品
:比如说:轮胎
、车灯
、真皮豪华座椅
等等。也就是说,跟汽车
相关联的有一整个产品簇。
但是我们的宝马工厂BmwFac
里面只有一个createCar
方法,如果想要添加产品的话,就需要增加新的类。但是这些产品其实都应该在一个BmwFac
工厂里面。这才是现实的逻辑,另外,工厂类太多,会不好维护。
于是乎,抽象工厂
应运而生。
抽象工厂(Abstract Factory)
抽象工厂的思想是:
把有关联关系的,属于一个产品簇
的所有产品创建的接口函数,放在一个抽象工厂里面AbstractFactory
,派生类(具体产品的工厂
)应该负责创建该产品簇里面所有的产品。
代码
这一次,除了汽车
产品外,我们再添加一个车灯
产品,系列产品的实现和继承关系代码如下:
// 系列产品1:汽车
class Car
{public:Car(string name) :_name(name) {}virtual void show() = 0;
protected:string _name;
};
class Bmw:public Car
{public:Bmw(string name) :Car(name) {}void show(){cout << "获取了一辆宝马汽车:" << _name << endl;}
};
class Audi :public Car
{public:Audi(string name) :Car(name) {}void show(){cout << "获取了一辆奥迪汽车:" << _name << endl;}
};
// 系列产品2:车灯
class Light
{public:virtual void show() = 0;
};
class BmwLight : public Light
{public:void show() { cout << "BMW light!" << endl; }
};
class AudiLight : public Light
{public:void show() { cout << "Audi light!" << endl; }
};
接下来是抽象工厂的实现:
// 工厂方法 => 抽象工厂(对有一组关联关系的产品簇提供产品对象的统一创建)
class AbstractFactory
{public:virtual Car* createCar(string name) = 0; // 工厂方法 创建汽车virtual Light* createCarLight() = 0; // 工厂方法 创建汽车关联的产品,车灯
};
// 宝马工厂
class BMWFactory : public AbstractFactory
{public:Car* createCar(string name){return new Bmw(name);}Light* createCarLight(){return new BmwLight();}
};
// 奥迪工厂
class AudiFactory : public AbstractFactory
{public:Car* createCar(string name){return new Audi(name);}Light* createCarLight(){return new AudiLight();}
};
应用
对于抽象工厂的使用如下:
int main()
{unique_ptr<AbstractFactory> bmwfty(new BMWFactory());unique_ptr<AbstractFactory> audifty(new AudiFactory());unique_ptr<Car> p1(bmwfty->createCar("X6"));unique_ptr<Car> p2(audifty->createCar("A8"));unique_ptr<Light> l1(bmwfty->createCarLight());unique_ptr<Light> l2(audifty->createCarLight());p1->show();l1->show();p2->show();l2->show();return 0;
}
运行结果如下:
参考资料
【1】工厂模式|菜鸟教程
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