C++ Programmer's Cookbook

名稱	Factory Method
結(jié)構(gòu)
意圖	定義一個(gè)用于創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。Factory Method 使一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。
適用性	當(dāng)一個(gè)類不知道它所必須創(chuàng)建的對象的類的時(shí)候。 當(dāng)一個(gè)類希望由它的子類來指定它所創(chuàng)建的對象的時(shí)候。 當(dāng)類將創(chuàng)建對象的職責(zé)委托給多個(gè)幫助子類中的某一個(gè)，并且你希望將哪一個(gè)幫助子類是代理者這一信息局部化的時(shí)候。

namespace?FactoryMethod_DesignPattern
{
????using?System;

????//?These?two?classes?could?be?part?of?a?framework,
????//?which?we?will?call?DP
????//?===============================================
????
????class?DPDocument?
????{
????

????}

????abstract?class?DPApplication?
????{
????????protected?DPDocument?doc;
????????
????????abstract?public?void?CreateDocument();

????????public?void?ConstructObjects()
????????{
????????????
????????????//?Create?objects?as?needed
????????????//?.?.?.

????????????//?including?document
????????????CreateDocument();
????????}????????
????????abstract?public?void?Dump();
????}

????//?These?two?classes?could?be?part?of?an?application?
????//?=================================================

????class?MyApplication?:?DPApplication?
????{
????????override?public?void?CreateDocument()
????????{
????????????doc?=?new?MyDocument();????????????
????????}????????????

????????override?public?void?Dump()
????????{
????????????Console.WriteLine("MyApplication?exists");
????????}
????}????

????class?MyDocument?:?DPDocument?
????{

????}

????/**////?<summary>
????///????Summary?description?for?Client.
????///?</summary>
????public?class?Client
????{
????????public?static?int?Main(string[]?args)
????????{
????????????MyApplication?myApplication?=?new?MyApplication();

????????????myApplication.ConstructObjects();

????????????myApplication.Dump();
????????????
????????????return?0;
????????}
????}
}

一、?工廠方法（Factory Method）模式

工廠方法（FactoryMethod）模式是類的創(chuàng)建模式，其用意是定義一個(gè)創(chuàng)建產(chǎn)品對象的工廠接口，將實(shí)際創(chuàng)建工作推遲到子類中。

工廠方法模式是簡單工廠模式的進(jìn)一步抽象和推廣。由于使用了多態(tài)性，工廠方法模式保持了簡單工廠模式的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了它的缺點(diǎn)。

在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體創(chuàng)建工作交給子類去做。這個(gè)核心類僅僅負(fù)責(zé)給出具體工廠必須實(shí)現(xiàn)的接口，而不接觸哪一個(gè)產(chǎn)品類被實(shí)例化這種細(xì)節(jié)。這使得工廠方法模式可以允許系統(tǒng)在不修改工廠角色的情況下引進(jìn)新產(chǎn)品。

在Factory Method模式中，工廠類與產(chǎn)品類往往具有平行的等級結(jié)構(gòu)，它們之間一一對應(yīng)。

二、?Factory Method模式角色與結(jié)構(gòu)：

?

抽象工廠（Creator）角色：是工廠方法模式的核心，與應(yīng)用程序無關(guān)。任何在模式中創(chuàng)建的對象的工廠類必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。

具體工廠（Concrete Creator）角色：這是實(shí)現(xiàn)抽象工廠接口的具體工廠類，包含與應(yīng)用程序密切相關(guān)的邏輯，并且受到應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建產(chǎn)品對象。在上圖中有兩個(gè)這樣的角色：BulbCreator與TubeCreator。

抽象產(chǎn)品（Product）角色：工廠方法模式所創(chuàng)建的對象的超類型，也就是產(chǎn)品對象的共同父類或共同擁有的接口。在上圖中，這個(gè)角色是Light。

具體產(chǎn)品（Concrete Product）角色：這個(gè)角色實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口。某具體產(chǎn)品有專門的具體工廠創(chuàng)建，它們之間往往一一對應(yīng)。

三、?程序舉例：

using?System;

public?abstract???class?Light
{
???public?abstract?void?TurnOn();
???public?abstract?void?TurnOff();
}

public?class?BulbLight?:?Light
{
???public?override?void?TurnOn()
???{?Console.WriteLine("Bulb?Light?is?Turned?on");?}

???public?override?void?TurnOff()
???{?Console.WriteLine("Bulb?Light?is?Turned?off");?}
}

public?class?TubeLight?:?Light
{
???public?override?void?TurnOn()
???{?Console.WriteLine("Tube?Light?is?Turned?on");?}

???public?override?void?TurnOff()
???{?Console.WriteLine("Tube?Light?is?Turned?off");?}
}

public?abstract???class?Creator
{
???public?abstract?Light?factory();
}

public?class?BulbCreator?:?Creator
{
???public?override?Light?factory()
???{?return?new?BulbLight();?}
}

public?class?TubeCreator?:?Creator
{
???public?override?Light?factory()
???{?return?new?TubeLight();?}
}

public?class?Client
{
???public?static?void?Main()
???{
??????Creator?c1?=?new?BulbCreator();
??????Creator?c2?=?new?TubeCreator();

??????Light?l1?=?c1.factory();
??????Light?l2?=?c2.factory();

??????l1.TurnOn();
??????l1.TurnOff();

??????Console.WriteLine("-----------------");

??????l2.TurnOn();
??????l2.TurnOff();
???}
}

工廠方法的活動序列圖

?

活動過程包括：

客戶端創(chuàng)建BulbCreator對象，客戶端持有此對象的類型是Creator，而實(shí)際類型是BulbCreator。然后客戶端調(diào)用BulbCreator的factory方法，之后BulbCreator調(diào)用BulbLight的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)造出產(chǎn)品BulbLight對象。

四、?工廠方法模式與簡單工廠模式

工廠方法模式與簡單工廠模式再結(jié)構(gòu)上的不同不是很明顯。工廠方法類的核心是一個(gè)抽象工廠類，而簡單工廠模式把核心放在一個(gè)具體類上。

工廠方法模式之所以有一個(gè)別名叫多態(tài)性工廠模式是因?yàn)榫唧w工廠類都有共同的接口，或者有共同的抽象父類。

當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展需要添加新的產(chǎn)品對象時(shí)，僅僅需要添加一個(gè)具體對象以及一個(gè)具體工廠對象，原有工廠對象不需要進(jìn)行任何修改，也不需要修改客戶端，很好的符合了"開放－封閉"原則。而簡單工廠模式在添加新產(chǎn)品對象后不得不修改工廠方法，擴(kuò)展性不好。

工廠方法模式退化后可以演變成簡單工廠模式。

五、?Factory Method模式演化

使用接口或抽象類
抽象工廠角色和抽象場頻角色都可以選擇由接口或抽象類實(shí)現(xiàn)。

使用多個(gè)工廠方法
抽象工廠角色可以規(guī)定出多于一個(gè)的工廠方法，從而使具體工廠角色實(shí)現(xiàn)這些不同的工廠方法，這些方法可以提供不同的商業(yè)邏輯，以滿足提供不同的產(chǎn)品對象的任務(wù)。

產(chǎn)品的循環(huán)使用
工廠方法總是調(diào)用產(chǎn)品類的構(gòu)造函數(shù)以創(chuàng)建一個(gè)新的產(chǎn)品實(shí)例，然后將這個(gè)實(shí)例提供給客戶端。而在實(shí)際情形中，工廠方法所做的事情可以相當(dāng)復(fù)雜。

一個(gè)常見的復(fù)雜邏輯就是循環(huán)使用產(chǎn)品對象。工廠對象將已經(jīng)創(chuàng)建過的產(chǎn)品登記到一個(gè)聚集中，然后根據(jù)客戶所請求的產(chǎn)品狀態(tài)，向聚集查詢。如果有滿足要求的產(chǎn)品對象，就直接將產(chǎn)品返回客戶端；如果聚集中沒有這樣的產(chǎn)品對象，那么就創(chuàng)建一個(gè)新的滿足要求的產(chǎn)品對象，然后將這個(gè)對象登記到聚集中，再返還給客戶端。"享元模式（Flyweight Pattern）"就是這樣一個(gè)模式。

?

多態(tài)性的喪失和模式的退化
一個(gè)工廠方法模式的實(shí)現(xiàn)依賴于工廠角色和產(chǎn)品角色的多態(tài)性。在有些情況下，這個(gè)模式可以出現(xiàn)退化。

工廠方法返回的類型應(yīng)當(dāng)是抽象類型，而不是具體類型。調(diào)用工廠方法的客戶端應(yīng)當(dāng)依賴抽象產(chǎn)品編程，而不是具體產(chǎn)品。如果工廠僅僅返回一個(gè)具體產(chǎn)品對象，便違背了工廠方法的用意，發(fā)生退化，這時(shí)就不再是工廠模式了。

工廠的等級結(jié)構(gòu)：工廠對象應(yīng)當(dāng)有一個(gè)抽象的超類型。如果等級結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)具體工廠類的話，抽象工廠就可以省略，發(fā)生了退化。

六、?Factory Method模式與其它模式的關(guān)系

與工廠方法模式有關(guān)的模式還包括：
模板方法模式、MVC模式、享元模式、備忘錄模式

七、?另外一個(gè)例子

//?Factory?Method?pattern?--?Real?World?example??

using?System;
using?System.Collections;

//?"Product"
abstract?class?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?SkillsPage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?EducationPage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?ExperiencePage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?IntroductionPage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?ResultsPage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?ConclusionPage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?SummaryPage?:?Page
{
}

//?"ConcreteProduct"
class?BibliographyPage?:?Page
{
}

//?"Creator"
abstract?class?Document
{
??//?Fields
???protected?ArrayList?pages?=?new?ArrayList();

??//?Constructor
???public?Document()
??{
????this.CreatePages();
??}

??//?Properties
???public?ArrayList?Pages
??{
????get{?return?pages;?}
??}

??//?Factory?Method
???abstract?public?void?CreatePages();
}

//?"ConcreteCreator"
class?Resume?:?Document
{
??//?Factory?Method?implementation
???override?public?void?CreatePages()
??{
????pages.Add(?new?SkillsPage()?);
????pages.Add(?new?EducationPage()?);
????pages.Add(?new?ExperiencePage()?);
??}
}

//?"ConcreteCreator"
class?Report?:?Document
{
??//?Factory?Method?implementation
???override?public?void?CreatePages()
??{
????pages.Add(?new?IntroductionPage()?);
????pages.Add(?new?ResultsPage()?);
????pages.Add(?new?ConclusionPage()?);
????pages.Add(?new?SummaryPage()?);
????pages.Add(?new?BibliographyPage()?);
??}
}

/**////?<summary>
///??FactoryMethodApp?test
///?</summary>
class?FactoryMethodApp
{
??public?static?void?Main(?string[]?args?)
??{
????Document[]?docs?=?new?Document[?2?];

????//?Note:?constructors?call?Factory?Method
????docs[0]?=?new?Resume();
????docs[1]?=?new?Report();

????//?Display?document?pages
?????foreach(?Document?document?in?docs?)
????{
??????Console.WriteLine(?""?+?document?+?"?-------?"?);
??????foreach(?Page?page?in?document.Pages?)
????????Console.WriteLine(?"?"?+?page?);
????}
??}
}