软件设计模式之工厂模式-软件开发框架研究-上海软件开发_软件开发公司

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软件设计模式之工厂模式

软件设计模式之工厂模式，是创建对象的核心设计原则之一，它允许客户以与库的类层次结构不紧密耦合的方式来创建库的对象

工厂方法是一种创新的设计模式，即与对象创建有关。在Factory模式中，我们创建对象时不将创建逻辑暴露给客户端，并且客户端使用相同的通用接口来创建新类型的对象。

这个想法是使用静态成员函数（静态工厂方法）来创建并返回实例，从而向用户隐藏类模块的详细信息。工厂模式是创建对象的核心设计原则之一，它允许客户以与库的类层次结构不紧密耦合的方式来创建库的对象（下面说明）。

当我们谈论图书馆和客户时，这意味着什么？

库是由某个第三方提供的，它公开了一些公共API，并且客户端调用这些公共API来完成其任务。一个非常简单的示例可以是Android OS提供的各种视图。

为什么采用工厂模式？

让我们通过一个例子来理解它：

// A design without factory pattern 
#include <iostream> 
using namespace std; 
 // Library classes 
class Vehicle { 
public: 
    virtual void printVehicle() = 0; 
}; 
class TwoWheeler : public Vehicle { 
public: 
    void printVehicle()  { 
        cout << "I am two wheeler" << endl; 
    } 
}; 
class FourWheeler : public Vehicle { 
    public: 
    void printVehicle()  { 
        cout << "I am four wheeler" << endl; 
    } 
}; 
 // Client (or user) class 
class Client { 
public: 
    Client(int type)  { 
         // Client explicitly creates classes according to type 
        if (type == 1) 
            pVehicle = new TwoWheeler(); 
        else if (type == 2) 
            pVehicle = new FourWheeler(); 
        else
            pVehicle = NULL; 
    } 
     ~Client()   { 
        if (pVehicle) 
        { 
            delete[] pVehicle; 
            pVehicle = NULL; 
        } 
    } 
     Vehicle* getVehicle() { 
        return pVehicle; 
    } 
private: 
    Vehicle *pVehicle; 
}; 
 // Driver program 
int main() { 
    Client *pClient = new Client(1); 
    Vehicle * pVehicle = pClient->getVehicle(); 
    pVehicle->printVehicle(); 
    return 0; 
} 

Output:

I am two wheeler

以上设计有什么问题？

正如您在上面的示例中已经观察到的那样，客户端在构造对象时会基于一些输入来创建TwoWheeler或FourWheeler的对象。

说，图书馆引入了一个新的类ThreeWheeler，其中也包含了三个轮车。会发生什么？如果在条件阶梯中创建ThreeWheeler对象，客户端将最终链接一个新的else。反过来，则需要重新编译客户端。因此，每次在库端进行新的更改时，客户端都需要在其末端进行一些相应的更改并重新编译代码。听起来不好吗？这是非常糟糕的设计实践。

如何避免这个问题？

答案是，创建一个静态（或工厂）方法。让我们看下面的代码。

// C++ program to demonstrate factory method design pattern 
#include <iostream> 
using namespace std; 
  
enum VehicleType { 
    VT_TwoWheeler,    VT_ThreeWheeler,    VT_FourWheeler 
}; 
  
// Library classes 
class Vehicle { 
public: 
    virtual void printVehicle() = 0; 
    static Vehicle* Create(VehicleType type); 
}; 
class TwoWheeler : public Vehicle { 
public: 
    void printVehicle() { 
        cout << "I am two wheeler" << endl; 
    } 
}; 
class ThreeWheeler : public Vehicle { 
public: 
    void printVehicle() { 
        cout << "I am three wheeler" << endl; 
    } 
}; 
class FourWheeler : public Vehicle { 
    public: 
    void printVehicle() { 
        cout << "I am four wheeler" << endl; 
    } 
}; 
  
// Factory method to create objects of different types. 
// Change is required only in this function to create a new object type 
Vehicle* Vehicle::Create(VehicleType type) { 
    if (type == VT_TwoWheeler) 
        return new TwoWheeler(); 
    else if (type == VT_ThreeWheeler) 
        return new ThreeWheeler(); 
    else if (type == VT_FourWheeler) 
        return new FourWheeler(); 
    else return NULL; 
} 
  
// Client class 
class Client { 
public: 
  
    // Client doesn't explicitly create objects 
    // but passes type to factory method "Create()" 
    Client() 
    { 
        VehicleType type = VT_ThreeWheeler; 
        pVehicle = Vehicle::Create(type); 
    } 
    ~Client() { 
        if (pVehicle) { 
            delete[] pVehicle; 
            pVehicle = NULL; 
        } 
    } 
    Vehicle* getVehicle()  { 
        return pVehicle; 
    } 
  
private: 
    Vehicle *pVehicle; 
}; 
  
// Driver program 
int main() { 
    Client *pClient = new Client(); 
    Vehicle * pVehicle = pClient->getVehicle(); 
    pVehicle->printVehicle(); 
    return 0; 
} 

Output:

I am three wheeler

在上面的示例中，我们已经完全从Client分离了用于对象创建的类型选择。该库现在负责根据输入决定要创建的对象类型。客户只需要调用库的工厂Create方法并传递所需的类型，而不必担心对象创建的实际实现。

工厂方法的其他示例：

假设，在“绘图”系统中，根据用户的输入，可以绘制不同的图片，例如正方形，矩形，圆形。在这里，我们可以使用工厂方法根据用户的输入创建实例。要添加新的形状，无需更改客户代码。
另一个例子：在旅游网站上，我们可以预订火车票，公共汽车票和机票。在这种情况下，用户可以将其旅行类型指定为“公共汽车”，“火车”或“航班”。这里，我们有一个抽象类'AnyTravel'，其静态成员函数'GetObject'取决于用户的旅行类型，将创建并返回'BusTravel'或'TrainTravel'的对象。“公共汽车旅行”或“火车旅行”具有常用功能，例如乘客姓名，始发地，目的地参数。

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