C++｜设计模式（二）｜简单工厂和工厂方法模式

本文探讨两种广泛使用的创建型模式——简单工厂模式和工厂方法模式，解释他们的实现细节、优势以及应用场景。

在下一篇文章中，我会补充抽象工厂模式，其实工厂模式主要就是为了封装对象的创建过程，如果我们不进行封装，如果对象较多，创建过程就需要我们自己new来new去，并且还要记住具体类的初始化方法，还是太麻烦了。

也就是说如果我们需要什么样的对象，就直接去找工厂申请，让它来代工，工厂提供了一个统一的接口。

工厂模式使用的前提，一般就是我们要创建的类比较多的时候来使用，可以大大简化程序猿的工作量。

简单工厂模式

实现示例

假设我们需要一个基于车辆类型创建车辆对象的应用：

class Car {
public:Car(string name) : name_(name) { }virtual ~Car(){}virtual void show() = 0;
protected:string name_;
};class Bmw : public Car {
public:Bmw(string name) : Car(name) { }void show() { cout << "获得一辆宝马汽车 " << name_ <<endl; }
};class Audi : public Car {
public:Audi(string name) : Car(name) { }void show() { cout << "获得一辆奥迪汽车 " << name_ << endl; }
};

我们现在创建具体的Bmw和Audi对象：

int main () {Car *p1 = new BMW("X1");Car *p2 = new Audi("A6");return 0;
}

如果我们需要创建的类比较多，并且对象的初始化方法比较复杂，那么这样的类实例化就不太符合一个良好的设计要求，所以现在我们对类进行封装：

enum CarType {BMW, AUDI
};
class SimpleFactory {
public:Car* createCar(CarType ct) {switch (ct){case BMW:return new Bmw("X1");case AUDI:return new Audi("A6");default:cout << "传入工厂的参数不正确" << ct << endl;break;}return nullptr;}
};

我们创建了一个美剧类，并且设计一个简单工厂类，之后，我们需要创建对象只要调用该类即可：

int main () {unique_ptr<SimpleFactory> factory(new SimpleFactory());unique_ptr<Car> p1(factory->createCar(BMW));unique_ptr<Car> p2(factory->createCar(AUDI));p1->show();p2->show();return 0;
}

很明显，简单且直观。

优点和适用场景

简单工厂模式的主要优点是减少系统中的代码重复，并且封装了对象创建的细节，使得代码库更简洁、更易于维护。

缺点

但是简单工厂也有不好的地方：从逻辑上来讲，同一个工厂不应该啥都建啊，又是宝马奥迪、以后说不定还有手机啥的，不符合逻辑。

并且，我们的这个简单工厂不符合“开闭原则”，如果我们有新增的对象、或者想删除某个对象，都必须修改整个接口，这个接口就会变来变去永远不封闭。

• 第一，一个工厂负责各种对象的创建不太符合逻辑；
• 第二，简单工厂的接口设计根本就不封闭，不符合开闭原则

所以我们的工厂方法应运而生。

工厂方法模式

工厂方法模式是简单工厂的一种扩展，每个具体产品都有一个相应的工厂，这样也符合我们真是生产中的逻辑。

当然最重要的是，工厂方法模式符合我们的“开闭原则”（对扩展开放，对修改封闭）

实现示例

我们还是使用上述的例子，我们再定义一个工厂方法的抽象类，然后为每一个产品都设计一个工厂类：

//工厂方法
class Factory {
public:virtual ~Factory() {}virtual Car* createCar(string name) = 0; //工厂方法
};//宝马工厂
class BMWFactory : public Factory {
public:Car* createCar(string name) { return new Bmw(name); }
};
//奥迪工厂
class AudiFactory : public Factory {
public:Car* createCar(string name) { return new Audi(name); }
};

调用过程：

int main () {unique_ptr<Factory> bmwFactory(new BMWFactory());unique_ptr<Factory> audiFactory(new AudiFactory());unique_ptr<Car> p1(bmwFactory->createCar("X6"));unique_ptr<Car> p2(audiFactory->createCar("A8"));p1->show();p2->show();return 0;
}

使用工厂方法后，很明显，我们如果想生产新的产品，直接写一个专属的工厂就可以了，而不需要改变我们原有的宝马工厂或者奥迪工厂。所以，该设计符合我们的开闭原则。

局限性

工厂方法模式最大的一个问题就在于：

假如我们现在考虑一类产品，也就是所谓的产品族（有关联关系的系列产品）

比如说“华为工厂”，我们就可以生产华为手机、耳机、充电线等等，我们不可能也不应该为每一种产品都专门设计一个工厂，如果这样设计工厂，那我们的产品类就太多太多了。

那么如何解决呢，我们可以引入抽象工厂模式。

具体请看本文：【C++｜设计模式（二）｜抽象工厂模式】