0 引言

0.1 目的

       本文檔給出設(shè)計(jì)模式之——Factory模式的簡(jiǎn)化詮釋?zhuān)⒔o出其C++實(shí)現(xiàn)。

0.2 說(shuō)明

0.3 參考

       在本文檔的寫(xiě)作中，參考了以下的資源，在此列出表示感謝：

u       書(shū)籍

[GoF 2000]：GoF,Design Patterns-Elements of Reusable Object-Oriented Software Addison-Wesley 2000/9.

        [Martine 2003]：Robert C.Martine, Agile Software Development Principles, Patterns, and Practices, Pearson Education, 2003.

u       網(wǎng)頁(yè)

0.4 聯(lián)系作者

2 Factory模式

2.1 問(wèn)題

       在面向?qū)ο笙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常可以遇到以下的兩類(lèi)問(wèn)題：

       1）為了提高內(nèi)聚（Cohesion）和松耦合（Coupling），我們經(jīng)常會(huì)抽象出一些類(lèi)的公共接口以形成抽象基類(lèi)或者接口。這樣我們可以通過(guò)聲明一個(gè)指向基類(lèi)的指針來(lái)指向?qū)嶋H的子類(lèi)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了多態(tài)的目的。這里很容易出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題n多的子類(lèi)繼承自抽象基類(lèi)，我們不得不在每次要用到子類(lèi)的地方就編寫(xiě)諸如new ×××;的代碼。這里帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題1）客戶程序員必須知道實(shí)際子類(lèi)的名稱（當(dāng)系統(tǒng)復(fù)雜后，命名將是一個(gè)很不好處理的問(wèn)題，為了處理可能的名字沖突，有的命名可能并不是具有很好的可讀性和可記憶性，就姑且不論不同程序員千奇百怪的個(gè)人偏好了。），2）程序的擴(kuò)展性和維護(hù)變得越來(lái)越困難。

       2）還有一種情況就是在父類(lèi)中并不知道具體要實(shí)例化哪一個(gè)具體的子類(lèi)。這里的意思為：假設(shè)我們?cè)陬?lèi)A中要使用到類(lèi)B，B是一個(gè)抽象父類(lèi)，在A中并不知道具體要實(shí)例化那一個(gè)B的子類(lèi)，但是在類(lèi)A的子類(lèi)D中是可以知道的。在A中我們沒(méi)有辦法直接使用類(lèi)似于new ×××的語(yǔ)句，因?yàn)楦揪筒恢?#215;××是什么。

       以上兩個(gè)問(wèn)題也就引出了Factory模式的兩個(gè)最重要的功能：

       1）定義創(chuàng)建對(duì)象的接口，封裝了對(duì)象的創(chuàng)建；

       2）使得具體化類(lèi)的工作延遲到了子類(lèi)中。

2.2 模式選擇

       我們通常使用Factory模式來(lái)解決上面給出的兩個(gè)問(wèn)題。在第一個(gè)問(wèn)題中，我們經(jīng)常就是聲明一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的接口，并封裝了對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程。Factory這里類(lèi)似于一個(gè)真正意義上的工廠（生產(chǎn)對(duì)象）。在第二個(gè)問(wèn)題中，我們需要提供一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建對(duì)象的接口，并在子類(lèi)中提供其具體實(shí)現(xiàn)（因?yàn)橹挥性谧宇?lèi)中可以決定到底實(shí)例化哪一個(gè)類(lèi)）。第一中情況的Factory的結(jié)構(gòu)示意圖為：

圖1：Factory模式結(jié)構(gòu)示意圖1

       圖1所以的Factory模式經(jīng)常在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中用到，但是這并不是Factory模式的最大威力所在（因?yàn)檫@可以通過(guò)其他方式解決這個(gè)問(wèn)題）。Factory模式不單是提供了創(chuàng)建對(duì)象的接口，其最重要的是延遲了子類(lèi)的實(shí)例化（第二個(gè)問(wèn)題），以下是這種情況的一個(gè)Factory的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖2：Factory模式結(jié)構(gòu)示意圖1

       圖2中關(guān)鍵中Factory模式的應(yīng)用并不是只是為了封裝對(duì)象的創(chuàng)建，而是要把對(duì)象的創(chuàng)建放到子類(lèi)中實(shí)現(xiàn)：Factory中只是提供了對(duì)象創(chuàng)建的接口，其實(shí)現(xiàn)將放在Factory的子類(lèi)ConcreteFactory中進(jìn)行。這是圖2和圖1的區(qū)別所在。

2.3 實(shí)現(xiàn)

代碼片斷1：Product.h //Product.h #ifndef _PRODUCT_H_ #define _PRODUCT_H_ class Product { public: virtual ~Product() =0; protected: Product(); private: }; class ConcreteProduct:publicProduct { public: ~ConcreteProduct(); ConcreteProduct(); protected: private: }; #endif //~_PRODUCT_H_

代碼片斷2：Product.cpp //Product.cpp #include "Product.h" #include<iostream> using namespace std; Product::Product() { } Product::~Product() { } ConcreteProduct::ConcreteProduct() { cout<<"ConcreteProduct...."<<endl; } ConcreteProduct::~ConcreteProduct() { }

代碼片斷3：Factory.h //Factory.h #ifndef _FACTORY_H_ #define _FACTORY_H_ class Product; class Factory { public:  virtual ~Factory() = 0;  virtual Product* CreateProduct() = 0; protected:  Factory(); private: }; class ConcreteFactory:public Factory { public:  ~ConcreteFactory();  ConcreteFactory();  Product* CreateProduct(); protected: private: }; #endif //~_FACTORY_H_

代碼片斷4：Factory.cpp //Factory.cpp #include "Factory.h" #include "Product.h" #include <iostream> using namespace std; Factory::Factory() { } Factory::~Factory() { } ConcreteFactory::ConcreteFactory() {  cout<<"ConcreteFactory....."<<endl; } ConcreteFactory::~ConcreteFactory() { } Product* ConcreteFactory::CreateProduct() {  return new ConcreteProduct(); }

代碼片斷5：main.cpp //main.cpp #include "Factory.h" #include "Product.h" #include <iostream> using namespace std; int main(int argc,char* argv[]) {  Factory* fac = new ConcreteFactory();  Product* p = fac->CreateProduct();  return 0; }

2.4 討論

     Factory 模式在實(shí)際開(kāi)發(fā)中應(yīng)用非常廣泛，面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)經(jīng)常面臨著對(duì)象創(chuàng)建問(wèn)題：要?jiǎng)?chuàng)建的類(lèi)實(shí)在是太多了。而Factory提供的創(chuàng)建對(duì)象的接口封裝（第一個(gè)功 能），以及其將類(lèi)的實(shí)例化推遲到子類(lèi)（第二個(gè)功能）都部分地解決了實(shí)際問(wèn)題。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是筆者開(kāi)開(kāi)發(fā)Visual CMCS系統(tǒng)的語(yǔ)義分析過(guò)程中，由于要為文法中的每個(gè)非終結(jié)符構(gòu)造一個(gè)類(lèi)處理，因此這個(gè)過(guò)程中對(duì)象的創(chuàng)建非常多，采用Factory模式后系統(tǒng)可讀性性和 維護(hù)都變得elegant許多。
     Factory模式也帶來(lái)至少以下兩個(gè)問(wèn)題：
     1）如果為每一個(gè)具體的ConcreteProduct類(lèi)的實(shí)例化提供一個(gè)函數(shù)體，那么我們可能不得不在系統(tǒng)中添加了一個(gè)方法來(lái)處理這個(gè)新建的 ConcreteProduct，這樣Factory的接口永遠(yuǎn)就不肯能封閉（Close）。當(dāng)然我們可以通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)Factory的子類(lèi)來(lái)通過(guò)多態(tài)實(shí) 現(xiàn)這一點(diǎn)，但是這也是以新建一個(gè)類(lèi)作為代價(jià)的。
     2）在實(shí)現(xiàn)中我們可以通過(guò)參數(shù)化工廠方法，即給FactoryMethod（）傳遞一個(gè)參數(shù)用以決定是創(chuàng)建具體哪一個(gè)具體的Product（實(shí)際上筆者在 Visual CMCS中也正是這樣做的）。當(dāng)然也可以通過(guò)模板化避免1）中的子類(lèi)創(chuàng)建子類(lèi)，其方法就是將具體Product類(lèi)作為模板參數(shù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很簡(jiǎn)單。
     可以看出，F(xiàn)actory模式對(duì)于對(duì)象的創(chuàng)建給予開(kāi)發(fā)人員提供了很好的實(shí)現(xiàn)策略，但是Factory模式僅僅局限于一類(lèi)類(lèi)（就是說(shuō)Product是一類(lèi)， 有一個(gè)共同的基類(lèi)），如果我們要為不同類(lèi)的類(lèi)提供一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建的接口，那就要用Abstract Factory了。