面向对象设计与分析（42）工厂方法模式

定义

工厂方法模式，定义一个用于创建对象的接口（工厂方法），返回对象基类，让子类去实现该接口，从而返回具体的子类对象。

结构
工厂方法模式包含以下主要角色：

• 抽象产品（Product）：定义产品的接口，是工厂方法模式创建的对象的超类型。
• 具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口的具体类。
• 抽象工厂（Creator）：声明创建产品对象的工厂方法，是工厂方法模式的核心。
• 具体工厂（Concrete Creator）：实现抽象工厂接口，返回具体产品的实例。

工作原理

1. 客户端通过调用抽象工厂中的工厂方法来创建产品对象，而不需要关心具体产品是如何创建的。
2. 具体工厂实现了抽象工厂中的工厂方法，根据客户端的需求创建具体产品对象。
3. 具体产品是抽象产品的具体实现，它们实现了抽象产品定义的接口。

示例

以下是一个简单的 C++ 示例：

#include 

// 抽象产品类
class Product {
public:
    virtual ~Product() {}
public:
    virtual void Operation() const = 0;
};

// 具体产品类 A
class ConcreteProductA : public Product {
public:
    void Operation() const override {
        std::cout << "ConcreteProductA operation." << std::endl;
    }
};

// 具体产品类 B
class ConcreteProductB : public Product {
public:
    void Operation() const override {
        std::cout << "ConcreteProductB operation." << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂类
class Creator {
public:
    virtual ~Creator() {}
public:
    virtual Product* factoryMethod() const = 0;
};

// 具体工厂类 A
class ConcreteCreatorA : public Creator {
public:
    Product* factoryMethod() const override {
        return new ConcreteProductA();
    }
};

// 具体工厂类 B
class ConcreteCreatorB : public Creator {
public:
    Product* factoryMethod() const override {
        return new ConcreteProductB();
    }
};

int main() {
    // 使用具体工厂 A 创建具体产品 A
    Creator* creatorA = new ConcreteCreatorA();
    Product* productA = creatorA->factoryMethod();
    productA->operation();
    delete creatorA;
    delete productA;

    // 使用具体工厂 B 创建具体产品 B
    Creator* creatorB = new ConcreteCreatorB();
    Product* productB = creatorB->factoryMethod();
    productB->operation();
    delete creatorB;
    delete productB;

    return 0;
}
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在这个示例中，Product 是抽象产品类，定义了产品的操作接口。ConcreteProductA 和 ConcreteProductB 是具体产品类，分别实现了抽象产品类的接口。Creator 是抽象工厂类，定义了工厂方法 factoryMethod()，负责创建产品对象。ConcreteCreatorA 和 ConcreteCreatorB 是具体工厂类，分别实现了工厂方法，用于创建具体产品 A 和 B。客户端通过具体工厂类来创建具体产品对象，而不需要直接与具体产品类交互。

实际应用

该模式的缺点显而易见，我们需要为每一类Product定义一个Creator类，同时需要为每个具体的Product实现具体的Creator类，十分繁琐。

当然，我们可以通过参数化工厂方法来解决这一问题，这又绕回到了简单工厂模式：

// 工厂类
class SimpleFactory {
public:
    static Product* createProduct(char type) {
        if (type == 'A') {
            return new ConcreteProductA();
        } else if (type == 'B') {
            return new ConcreteProductB();
        }
        return nullptr;
    }
};
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createProduct方法通过传递不同的参数来实例化不同的子类。

我们可以借助模板，来避免反复编写重复的Creator类：

class Creator {
	public:
		virutal	~Creator() = default;
	public:
		virtual Product* CreateProduct() = 0;
};

template<typename Product>
class StandardCreator : public Creator {
	public:
		virtual Product* CreateProduct() {
			return new Product;
		}
};
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当然，还是有一定的缺陷，只能使用无参构造，或者说只能使用一种类型的构造。

实际工程里，我经常把工厂方法内嵌到产品类中，这样不用工厂类。

class Product {
	public:
		~Product() = default;
};

class ConcreateProduct {
	public:
		~Product() = default;
    public:
    	static ConcreateProduct* CreateConcreateProduct() {
            return new ConcreateProduct;
        }
};
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工厂方法是static的，因此可以脱离对象调用。