C++抽象工厂模式

简述

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是所有形态的工厂模式中最为抽象和最具一般性的一种形态。抽象工厂模式是指当有多个抽象角色时，使用的一种工厂模式。抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口，使客户端在不必指定产品的具体的情况下，创建多个产品族中的产品对象。

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模式结构

UML 结构图：

• 抽象工厂Factory）：声明一个用于创建抽象产品的接口
• 具体工厂（ConcreteFactory）：用于创建具体的产品
• 抽象产品（Product）：声明一个产品对象类型的接口
• 具体产品（ConcreteProduct）：由具体工厂创建的具体产品

优缺点

优点：

• 封装了产品的创建，使得不需要知道具体是哪种产品，只需要知道是哪个工厂即可。
• 可以支持不同类型的产品，使得模式灵活性更强。
• 可以非常方便的使用一族中的不同类型的产品。

缺点：

• 结构过于臃肿，如果产品类型较多或产品族较多，会非常难于管理。
• 每次如果添加一组产品，那么所有的工厂类都必须添加一个方法，这样违背了开放-封闭原则。所以一般适用于产品组合产品族变化不大的情况。

适用场景

• 在不必指定产品的具体的情况下，创建多个产品族中的产品对象。

案例分析

工厂方法模式 要求产品必须为同一类型，也就是说，BBA 只能生产汽车，要生产其他产品（例如：自行车）是不行的，这显然限制了产品的扩展。为了解决这个问题，抽象工厂模式出现了 - 将产品归类分组，然后将好几组产品构成一族。每个工厂负责生产一族产品，而工厂中的每个方法负责生产一种类型的产品。

这样，客户端只需要创建具体工厂的实例，然后调用工厂对象的工厂方法就可以得到所需要的产品对象。

代码实现

创建抽象产品

在我们的示例中，需要有两个产品 - 汽车和自行车：

// product.h#ifndef PRODUCT_H#define PRODUCT_H#include <string>using namespace std;// 汽车接口class ICar{public:    virtual string Name() = 0;  // 汽车名称};// 自行车接口class IBike{public:    virtual string Name() = 0;  // 自行车名称};#endif // PRODUCT_H

创建具体产品

有了抽象产品，继续创建一些具体的产品：

// concrete_product.h#ifndef CONCRETE_PRODUCT_H#define CONCRETE_PRODUCT_H#include "product.h"/********** 汽车 **********/// 奔驰class BenzCar : public ICar{public:    string Name() {        return "Benz Car";    }};// 宝马class BmwCar : public ICar{public:    string Name() {        return "Bmw Car";    }};// 奥迪class AudiCar : public ICar{public:    std::string Name() {        return "Audi Car";    }};/********** 自行车 **********/// 奔驰class BenzBike : public IBike{public:    string Name() {        return "Benz Bike";    }};// 宝马class BmwBike : public IBike{public:    string Name() {        return "Bmw Bike";    }};// 奥迪class AudiBike : public IBike{public:    string Name() {        return "Audi Bike";    }};#endif // CONCRETE_PRODUCT_H

这样，为汽车和自行车都准备好了所有的具体类。

创建抽象工厂

产品有了，当然要有相应的制造商与其相关联，所以呢，要有具体的工厂。但在这之前，需要一个抽象工厂：

// factory.h#ifndef FACTORY_H#define FACTORY_H#include "product.h"// 抽象工厂class AFactory{public:    enum FACTORY_TYPE {        BENZ_FACTORY,  // 奔驰工厂        BMW_FACTORY,  // 宝马工厂        AUDI_FACTORY  // 奥迪工厂    };    virtual ICar* CreateCar() = 0;  // 生产汽车    virtual IBike* CreateBike() = 0;    // 生产自行车    static AFactory* CreateFactory(FACTORY_TYPE factory);  // 创建工厂};#endif // FACTORY_H

// factory.cpp#include "factory.h"#include "concrete_factory.h"// 创建工厂AFactory* AFactory::CreateFactory(FACTORY_TYPE factory){    AFactory *pFactory = NULL;    switch (factory) {    case FACTORY_TYPE::BENZ_FACTORY:  // 奔驰工厂        pFactory = new BenzFactory();        break;    case FACTORY_TYPE::BMW_FACTORY:  // 宝马工厂        pFactory = new BmwFactory();        break;    case FACTORY_TYPE::AUDI_FACTORY:  // 奥迪工厂        pFactory = new AudiFactory();        break;    default:        break;    }    return pFactory;}

创建具体工厂

为每个制造商创建具体的工厂：

// concrete_factory.h#ifndef CONCRETE_FACTORY_H#define CONCRETE_FACTORY_H#include "factory.h"#include "concrete_product.h"// 奔驰工厂class BenzFactory : public AFactory{public:    ICar* CreateCar() {        return new BenzCar();    }    IBike* CreateBike() {        return new BenzBike();    }};// 宝马工厂class BmwFactory : public AFactory{public:    ICar* CreateCar() {        return new BmwCar();    }    IBike* CreateBike() {        return new BmwBike();    }};// 奥迪工厂class AudiFactory : public AFactory{public:    ICar* CreateCar() {        return new AudiCar();    }    IBike* CreateBike() {        return new AudiBike();    }};#endif // CONCRETE_FACTORY_H

这样以来，具体的产品就与其制造商关联起来了。

创建客户端

当一切准备就绪，就可以实现客户端了，利用相关产品的这种层次结构来创建产品。

// main.cpp#include "factory.h"#include "product.h"#include <iostream>using namespace std;#ifndef SAFE_DELETE#define SAFE_DELETE(p) { if(p){delete(p); (p)=NULL;} }#endifint main(){    // 奔驰    AFactory *pFactory = AFactory::CreateFactory(AFactory::FACTORY_TYPE::BENZ_FACTORY);    ICar *pCar = pFactory->CreateCar();    IBike *pBike = pFactory->CreateBike();    cout << "Benz factory - Car: " << pCar->Name() << endl;    cout << "Benz factory - Bike: " << pBike->Name() << endl;    SAFE_DELETE(pCar);    SAFE_DELETE(pBike);    SAFE_DELETE(pFactory);    // 宝马    pFactory = AFactory::CreateFactory(AFactory::FACTORY_TYPE::BMW_FACTORY);    pCar = pFactory->CreateCar();    pBike = pFactory->CreateBike();    cout << "Bmw factory - Car: " << pCar->Name() << endl;    cout << "Bmw factory - Bike: " << pBike->Name() << endl;    SAFE_DELETE(pCar);    SAFE_DELETE(pBike);    SAFE_DELETE(pFactory);    // 奥迪    pFactory = AFactory::CreateFactory(AFactory::FACTORY_TYPE::AUDI_FACTORY);    pCar = pFactory->CreateCar();    pBike = pFactory->CreateBike();    cout << "Audi factory - Car: " << pCar->Name() << endl;    cout << "Audi factory - Bike: " << pBike->Name() << endl;    SAFE_DELETE(pCar);    SAFE_DELETE(pBike);    SAFE_DELETE(pFactory);    getchar();    return 0;}

输出如下：

Benz factory - Car: Benz Car
Benz factory - Bike: Benz Bike
Bmw factory - Car: Bmw Car
Bmw factory - Bike: Bmw Bike
Audi factory - Car: Audi Car
Audi factory - Bike: Audi Bike

到这里，抽象工厂模式的基本框架已经有了，我们仅输出了具体产品的名字，其实还可以包含更多的信息，请根据需要自行扩展。