设计模式-工厂模式-C++

一、引言

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用于创建对象，而无需指定具体类的名称。这种模式通过将对象的创建与使用分离，使得代码结构更加灵活和可维护。

二、使用场景

1. 复杂对象的创建：当对象的创建过程复杂或需要多个步骤时，工厂模式可以通过封装创建逻辑，简化代码调用。

2. 依赖倒转原则：在高层模块中依赖于抽象而非具体类，可以利用工厂模式来创建不同的具体对象，增强系统的扩展性。

3. 需求变化：当需要通过不同的逻辑组合来创建不同类型的对象时，工厂模式可以轻松应对变化，减少影响范围。

4. 解耦：当构造代码与其实际使用分离时，有助于降低类之间的耦合度，提高维护性。

三、优缺点

优点

• 降低系统耦合度：通过工厂方法解耦了对象的创建和使用，提高系统的灵活性。
• 易于扩展：增加新的产品时，只需实现新类和相应的工厂，无需修改原有代码。
• 集中管理创建逻辑：所有的创建逻辑都被集中管理，变化时减少了影响面和维护成本。

缺点

• 增加系统复杂性：引入工厂模式可能引入额外的类和接口，增加系统的复杂性，部分类可能会被隐藏。
• 难以理解：对于新手开发者或不熟悉工厂模式的人，理解代码的构造和对象的创建逻辑可能需要更多的时间。
• 过度使用：对于简单的对象创建，使用工厂模式可能显得过于复杂，因此应根据实际需求评估是否使用此模式。

四、代码示例

以下是一个简单的工厂模式的C++实现示例。

#include <iostream>
#include <memory>

// 产品接口
class Product {
public:
    virtual void use() = 0; // 产品接口方法
};

// 具体产品A
class ConcreteProductA : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductA" << std::endl;
    }
};

// 具体产品B
class ConcreteProductB : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductB" << std::endl;
    }
};

// 工厂接口
class Factory {
public:
    virtual std::shared_ptr<Product> createProduct() = 0; // 工厂方法
};

// 具体工厂A
class ConcreteFactoryA : public Factory {
public:
    std::shared_ptr<Product> createProduct() override {
        return std::make_shared<ConcreteProductA>(); // 创建具体产品A
    }
};

// 具体工厂B
class ConcreteFactoryB : public Factory {
public:
    std::shared_ptr<Product> createProduct() override {
        return std::make_shared<ConcreteProductB>(); // 创建具体产品B
    }
};

int main() {
    // 使用工厂A创建产品
    Factory* factoryA = new ConcreteFactoryA();
    std::shared_ptr<Product> productA = factoryA->createProduct();
    productA->use();

    // 使用工厂B创建产品
    Factory* factoryB = new ConcreteFactoryB();
    std::shared_ptr<Product> productB = factoryB->createProduct();
    productB->use();

    // 释放工厂的资源
    delete factoryA;
    delete factoryB;

    return 0;
}

代码解析

在上述代码中：

• Product 是产品基类，定义了产品的公共接口 use()，所有具体产品将实现该接口。
• ConcreteProductA 和 ConcreteProductB 是具体产品，分别实现了 use() 方法。
• Factory 是工厂基类，定义了工厂方法 createProduct()，所有具体工厂都可以根据这个接口创建产品。
• ConcreteFactoryA 和 ConcreteFactoryB 是具体工厂，分别实现了 createProduct() 方法，用于创建具体产品 A 和 B。
• 在 main() 函数中，创建了具体工厂后，通过工厂方法效率高效的生产相应的产品对象，实现了产品的创建与使用的解耦。

五、模式总结

工厂模式通过提供一个标准的方式来创建对象，有效地解耦了对象的构造过程与实际使用，使得对象的创建更为灵活、可扩展。工厂模式适用于复杂对象创建的场景，以及需要与具体实现解耦的需求。在使用时，应依据项目复杂程度评估工厂模式是否能够带来实质性的益处。只有在那些需要频繁改动或拓展的代码中，工厂模式的优势才能显现出来。