“设计模式”学习之一：工厂方法与抽象工厂

一、工厂方法（Factory method，别名“虚构造器” VitualConstructor）

1、引言

典型过程：试想当你手头拥有服装厂（抽象类A），要生产一种服装（抽象类B），而你现在还不确定先生产服装中的哪种（比如上衣类ConcreteB1、裤子类ConcreteB2）。此时，可以用工厂方法，依据股东们开会研究后的决定（相当于客户代码如main函数临时调用），使用不同的厂房进行具体服装的生产。作为股东，只需要在办公室拍板说：“上衣！”，那么服装厂就会启动上衣厂房开始生产。换句话说，股东不用与产房打交道，只需要让服装厂临时启动厂房。

 

2、一般思路

它是唯一一种用于类的创建型模式。由创建者Factory（抽象基类）提供创建接口，由其子类ConcreteFactory（具体创建类）决定实例化哪一个具体产品类ConcreteProduct。下图中引入内部成员变量Num，作为判定标准。

 

 

3、典型代码

（1）在上图 ConcreteFactory 类声明中：Product*CreateProduct();

（2）在CreateProduct(intNum)函数体中：if(Num == 1) return new ConcreteProduct1();

（3）客户调用代码main()中：

Factory* fac = new ConcreteFactory();

Product* p = fac->CreateProduct(1);  // 1 or 2

可见：客户代码不再涉及与特定应用相关的类ConcreteProduct，只需调用接口。

 

4、应用提示

（1）一般而言，抽象基类Factory与Product存在一定的拥有关系（也就是书中提到的“聚合”）。例如，Application负责管理Document类。当然，也可连接两个平行的类层次，比如，图像类Figure和实现交互并保存所需操纵状态的类Manipulator；《Head first》中的Pizza和PizzaStore类。

（2）上图中的Factory基类也可以选择为具体类，这样为工厂方法（CreateProduct）提供一个缺省的实现，并且可以利用其子类改变父类创建的缺省ConcreteProduct类。

（3）为了使客户不用创建Factory的子类（即不用new ConcreteFactory()），可以使用模板，通过提供Factory的一个模板子类StandardCreator（以Product类作为模板参数）。这样客户只需要如下形式调用即可：StandardCreator<ConcreteProduct1> anyFactory；//不需要明确与ConcreteProduct1对应的**Factory子类名。

（4）一般称：Factory类提供了一个CreateProduct()工厂方法。而一般命名约定 用Class替代Product，如Class* DoMakeClass()。

（5）《Head first》引出了一个OO设计原则——“依赖倒置原则”：无论是高层组件还是低层，都要依赖抽象类，不要依赖具体类。PizzaStore和具体**Pizza都依赖于Pizza抽象类。引申过来，Factory类和ConcreteProduct1/2都依赖于Product类？ 这个目前理解不透彻，还需要更进一步的体会。

（6）《Head first》提到的“简单工厂”没有完全符合“工厂方法”定义中的“定义一个接口”（即没有抽象层Factory，而是直接具体化）。故被称为一种编程习惯。

 

二、抽象工厂（Abstract Factory，别名“kit”）

1、引言

典型过程：在原服装厂的基础上，分立两个机构，分别负责童装和成人装的生产。同时在各个厂房分立两条工艺生产线。那么，股东同样只需要拍板说“产童装！”，不需要深入厂房，童装生产机构便会自动执行，生产出适合儿童的上衣和裤子。这就是典型的抽象工厂模式。

 

2、思路

下图中，提供了两个具体工厂，用于创建两个不同风格的产品系列1与2，各个产品系列当中都有A类和B类两种产品。当然，系列1中的A类产品有两种以上的选择，这是为了与上节中的工厂方法进行融合对比。作为客户，只需要与三个抽象接口打交道，不需要涉及产品的具体名称A1/2、B1/2。同时，这样可以保证同一个系列中产品风格的一致性和组件完整性。

 

3、典型代码

（1）在上图 ConcreteFactory1/2 类声明中：

AbstractProductA*CreateProductA(int Num);

AbstractProductB*CreateProductB();

（2）在ConcreteFactory1:: CreateProductB()函数体中：

 return new ConcreteProductB1();

其它类似。

（3）客户调用代码main()中：

AbstractFactory*cf1 = new ConcreteFactory1();

cf1->CreateProductA(1);

cf1->CreateProductB();

AbstractFactory*cf2 = new ConcreteFactory2();

cf2->CreateProductA(1);

cf2->CreateProductB();

可见：客户代码不再涉及与特定应用相关的类ConcreteProductA2/B1/B2等。

 

4、应用提示

（1）如图所示，通常会为每个产品系列定义一个具体工厂方法（Factory Method模式的create**()）。如果有多个可能的系列，具体工厂ConcreteFactory*可以考虑使用Prototype模式（待学），它可以使得不是每个新的产品系列都需要一个新的具体工厂类。

（2）对于Abstract Factory模式，如果需要增加新产品如类C，对于Abstract Factory接口及其所有子类，则需要增加CreateProductC()，如此扩展性很差。可以通过对CreateProduct()增加一个参数来实现。这样，AbstractFactory类只需要一个“Create”操作和一个指示要创建种类的参数。上图中，有借鉴这个思想，但是只是针对低层具体类，可以提升到高层来完全实现。

（3）通常，一个应用中每个产品系列只需一个具体工厂实例，故工厂最好用Singleton模式只生成一个。

 

三、两者关系

（1）分类的区别：Factory method模式是类模式，用于处理父类和子类的关系；Abstract Factory模式是对象模式，处理对象间的关系。

（2）功能区别：Abstract Factory是为创建一组（有多个类）相关的产品提供创建接口，而Factory method是为一类相似产品提供创建接口或延迟对象的创建到子类中实现。

（3）通常，Abstract Factory模式是使用Factory method模式实现的（ConcreteFactory1/2）。