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C++设计模式-工厂方法模式/抽象工厂模式

介绍

抽象工厂模式主要有四个关键元素:

  • 抽象产品(Product):负责定义产品的共性,实现对事物最抽象的定义。
  • 具体产品(ConcreteProduct):具体产品可以由多个。
  • 抽象工厂(Factory):工厂类必须实现这个接口,负责定义产品对象的产生。
  • 具体工厂(ConcreteFactory):具体如何产生一个产品的对象,一个具体工厂与一个具体产品一一对应。

优点

  • 良好的封装性, 代码结构清晰
  • 工厂方法模式的扩展性非常优秀 。 在增加产品类的情况下, 只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类, 就可以完成拥抱变化”。
  • 屏蔽产品类。 这一特点非常重要, 产品类的实现如何变化, 调用者都不需要关心, 它只需要关心产品的接口, 只要接口保持不变, 系统中的上层模块就不要发生变化。
  • 工厂方法模式是典型的解耦框架。 高层模块值需要知道产品的抽象类, 其他的实现类都不用关心, 符合迪米特法则、依赖倒置原则、里氏替换原则

缺点:产品与工厂对应,所以增加一个产品必须对应的增加一个工厂。

工厂模式说明见最后扩展

范例

抽象产品

#ifndef PRODUCT_H
#define PRODUCT_H
class Product {
public:
    virtual ~Product() { };
    virtual void Init() = 0;
    virtual int Number() = 0;
};
#endif // PRODUCT_H

具体产品

#ifndef CONCRETE_PRODUCT_H
#define CONCRETE_PRODUCT_H
#include "product.h"
//下面把多个产品写到一起了,应该分开
class ConcreteProduct1 : public Product {
public:
    virtual void Init() override { }
    virtual int Number() override {
        return 1;
    }
};
class ConcreteProduct2 : public Product {
public:
    virtual void Init() override { }
    virtual int Number() override {
        return 2;
    }
};
class ConcreteProduct3 : public Product {
public:
    virtual void Init() override { }
    virtual int Number() override {
        return 3;
    }
};
#endif // CONCRETE_PRODUCT_H

抽象工厂

#ifndef CREATOR_H
#define CREATOR_H
#include "product.h"
class Creator {
public:
    virtual ~Creator() { };
    virtual Product *Create() = 0;
};
#endif // CREATOR_H

具体工厂

#ifndef CONCRETE_CREATOR_H
#define CONCRETE_CREATOR_H
#include "creator.h"
#include "concrete_product.h"
//下面把多个工厂写到一起了,应该分开
class ConcreteCreator1 : public Creator {
public:
    virtual Product *Create() override {
        auto product = new ConcreteProduct1();
        product->Init();//工厂负责完成初始化过程
        //返回一个可直接使用的产品
        return product;
    }
};
class ConcreteCreator2 : public Creator {
public:
    virtual Product *Create() override {
        auto product = new ConcreteProduct2();
        product->Init();
        return product;
    }
};
class ConcreteCreator3 : public Creator {
public:
    virtual Product *Create() override {
        auto product = new ConcreteProduct3();
        product->Init();
        return product;
    }
};
#endif // CONCRETE_CREATOR_H

使用

#include <QDebug>
//包含某一个具体工厂头文件即可
#include "concrete_creator.h"
int main(int argc, char *argv[]) {
    Creator *c1 = new ConcreteCreator1();
    Product *p1 = c1->Create();
    Creator *c2 = new ConcreteCreator2();
    Product *p2 = c2->Create();
    Creator *c3 = new ConcreteCreator3();
    Product *p3 = c3->Create();
    qDebug()<<p1->Number();
    qDebug()<<p2->Number();
    qDebug()<<p3->Number();
    delete c1;
    delete c2;
    delete c3;
    delete p1;
    delete p2;
    delete p3;
    return 0;
}

扩展

工厂方法模式

工厂方法模式没有抽象工厂和具体工厂,只有一个工厂,其create通过不同的标识符传入返回对应产品,一般通过一系列case

简单工厂模式

静态方法生成产品,从而避免了工厂类的new。

可以用模板的方式实现一个静态方法创建不同产品,在Qt里面有一些静态工厂方法是传入字符串,根据字符串内容决定返回何种产品,比如QStyleFactory

延迟初始化

延迟初始化(Lazy initialization)一个对象被消费完毕后, 并不立刻释放, 工厂类保持其初始状态, 等待再次被使用。

实现方法:工厂类定义一个Map容器, 容纳所有产生的对象, 如果在Map容器中已经有的对象, 则直接取出返回; 如果没有, 则根据需要的类型产生一个对象并放入到Map容器中, 以方便下次调用。同时还可以通过Map限制某种产品的最大实例化数量。

利用C++11实现自动注册的工厂模式

参考qicosmos博客:C++11实现一个自动注册的工厂

源码GitHub:CppDesignPattern
相关链接:C++设计模式

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