【C++设计模式】工厂方法模式-CFANZ编程社区

学习总结

工厂方法模式的优点：

工厂方法用于创建客户所需产品，同时向客户隐藏某个具体产品类将被实例化的细节，用户只需关心所需产品对应的工厂；
工厂自主决定创建何种产品，并且创建过程封装在具体工厂对象内部，多态性设计是工厂方法模式的关键；
新加入产品时，无需修改原有代码，增强了系统的可扩展性，符合开闭原则。

工厂方法模式的缺点：

添加新产品时需要同时添加新的产品工厂，系统中类的数量成对增加，增加了系统的复杂度，更多的类需要编译和运行，增加了系统的额外开销；
工厂和产品都引入了抽象层，客户端代码中均使用的抽象层（AbstractFactory和AbstractSportProduct），增加了系统的抽象层次和理解难度。

使用环境：

客户端不需要知道它所需要创建的对象的类；
抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象（运用多态性设计和里氏代换原则）。

文章目录

学习总结
一、工厂方法模式

1.1 工厂方法模式的角色
1.2 UML类图

二、代码实现

2.1 抽象产品类
2.2 三个具体产品类
2.3 定义抽象工厂类
2.4 三个具体工厂
2.5 客户端代码

三、工厂方法模式小结

一、工厂方法模式

之前的简单工厂模式的最大问题：违背“开闭”原则，每当增加新的产品时，需要修改工厂类的逻辑。工厂方法模式不再使用工厂类统一创建所有的具体产品，而是让每个工厂只生产特定的产品。即让一个类的实例化延迟到其子类。

1.1 工厂方法模式的角色

抽象工厂（AbstractFactory）：所有生产具体产品的工厂类的基类，提供工厂类的公共方法；
具体工厂（ConcreteFactory）：生产具体的产品
抽象产品（AbstractProduct）：所有产品的基类，提供产品类的公共方法
具体产品（ConcreteProduct）：具体的产品类

1.2 UML类图

【C++设计模式】工厂方法模式_工厂方法模式

场景：客户Jungle想拿篮球就去篮球保管室，而不是像简单工厂模式，直接去一个保管所有体育器材的体育保管室：

【C++设计模式】工厂方法模式_工厂方法模式_02

如果对UML类图关系和符号忘了的童鞋可以复习下【设计模式】UML类图关系与符号，大概就是：

类的继承是用空心三角和实线，空心三角指向父类，如下面的具体的篮球工厂类BasketballFactory继承基类（抽象工厂类）AbstractFactory；再比如具体的篮球产品类Basketball继承基类（对应的篮球工厂类``）

【C++设计模式】工厂方法模式_设计模式_03

二、代码实现

2.1 抽象产品类

定义抽象产品类AbstractSportProduct，方法不提供实现。

//抽象产品类AbstractProduct
class AbstractSportProduct{
public:
  AbstractSportProduct(){}
  //抽象方法：
  void printName(){};
  void play(){};
};

2.2 三个具体产品类

//三个具体产品类
//具体产品类Basketball
class Basketball :public AbstractSportProduct{
public:
  Basketball(){
    printName();
    play();
  }
  //具体实现方法
  void printName(){
    printf("Jungle get Basketball\n");
  }
  void play(){
    printf("Jungle play Basketball\n\n");
  }
};
 
//具体产品类Football
class Football :public AbstractSportProduct{
public:
  Football(){
    printName();
    play();
  }
  //具体实现方法
  void printName(){
    printf("Jungle get Football\n");
  }
  void play(){
    printf("Jungle play Football\n\n");
  }
};
 
//具体产品类Volleyball
class Volleyball :public AbstractSportProduct{
public:
  Volleyball(){
    printName();
    play();
  }
  //具体实现方法
  void printName(){
    printf("Jungle get Volleyball\n");
  }
  void play(){
    printf("Jungle play Volleyball\n\n");
  }
};

2.3 定义抽象工厂类

定义抽象工厂类AbstractFactory，其中的getSportProduct()方法为纯虚方法。

//抽象工厂类
class AbstractFactory{
public:
  //纯虚函数
  virtual AbstractSportProduct *getSportProduct() = 0;
};

2.4 三个具体工厂

//定义三个具体工厂类
//具体工厂类BasketballFactory
class BasketballFactory :public AbstractFactory{
public:
  BasketballFactory(){
    printf("BasketballFactory\n");
  }
  AbstractSportProduct *getSportProduct(){
    printf("basketball");
    return new Basketball();
  }
};

//具体工厂类FootballFactory
class FootballFactory :public AbstractFactory{
public:
  //构造函数
  FootballFactory(){
    printf("FootballFactory\n");
  }
  AbstractSportProduct *getSportProduct(){
    return new Football();
  }
};

//具体工厂类VolleyballFactory
class VolleyballFactory :public AbstractFactory{
public:
  //构造函数
  VolleyballFactory(){
    printf("VolleyballFactory\n");
  }
  //抽象产品类，返回一个棒球对象的产品指针
  AbstractSportProduct *getSportProduct(){
    return new Volleyball();
  }
};

2.5 客户端代码

首先定义工厂类对象和产品类对象指针；
用该父类指针（抽象工厂类指针）指向子类对象（如篮球工厂对象），并且利用该指针调用getSportProduct()，该函数在父类中被定义为纯虚函数，并且在各自的子类（具体工厂子类）中进行实现。

#include <iostream>
#include "FactoryMethod.h"
 
int main(){
  printf("工厂方法模式\n");
  
  //定义工厂类对象和产品类对象
  AbstractFactory *fac = NULL;
  AbstractSportProduct *product = NULL;
 
  fac = new BasketballFactory();
  product = fac->getSportProduct();
 
  fac = new FootballFactory();
  product = fac->getSportProduct();
 
  fac = new VolleyballFactory();
  product = fac->getSportProduct();  
 
  system("pause");
  return 0;
}

【C++设计模式】工厂方法模式_抽象工厂_04

三、工厂方法模式小结

如果某客户想玩棒球，只需要增加一个棒球工厂BaseballFactory，然后在客户端代码中修改具体工厂类的类名，而原有的类的代码无需修改。
和简单工厂模式相比，工厂方法模式更加符合开闭原则，也是使用频率最高的设计模式之一。