设计模式学习之工厂方法模式和原型模式

提出问题-分析问题-解决问题，这是一般写议论文的常规思路，正是通常文章采用这种方法来写的，所以学习一种理论，也是顺着这个思想来的，学习设计模式也不例外。在学任何一种模式前，一定要首先搞清楚这种模式产生的背景，即实际编码或修改维护代码中遇到的问题，然后分析出现的问题，是否违背了设计模式的原则或面向对象的思想，然后在引出解决这个问题用到的设计模式，最后对比总结，归纳出此种模式适用的场合及优缺点。

1.工厂方法模式
定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类

简单工厂模式VS工厂方法模式：简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断，根据客户端的选择条件动态实例化相关的类，对于客户端来说，去除了与具体产品的依赖。前面的简单工厂模式的计算器例子中，只需要把‘+’给工厂，工厂自动给出了相应的实例，客户端只要去做运算就可以了，不同的实例会实现不同的运算。但问题是，如果要增加一个功能，需要在工厂类的方法里加‘case’分支条件，这样不但对扩展开放了，对修改也开放了，违背了开放-封闭原则。既然这个工厂类与分支耦合，那么就对它下手，根据依赖倒转原则，把工厂类抽象出一个接口，这个接口只有一个方法，就是创建抽象产品的工厂方法，然后所有的生产具体类的工厂长就去实现这个接口，这样转成工厂方法模式后就不需要更改原有的工厂类了，只需要增加此功能的运算类和相应的工厂类就可以了，这样只有扩展的变化，没有修改的变化，就符合了开放-封有闭原则。

工厂方法模式实现时，客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类，选择判断的问题还是存在的，只是把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端来进行，想要加功能，本来是改工厂类的，而现在是修改客户端。

实例：

#include <string>#include <iostream>using namespace std;//实例基类class LeiFeng{public:virtual void Sweep(){cout<<"雷锋扫地"<<endl;}};//学雷锋的大学生，相当于 ConcreteProductclass Student: public LeiFeng{public:virtual void Sweep(){cout<<"大学生扫地"<<endl;}};//学雷锋的志愿者，相当于 ConcreteProductclass Volenter: public LeiFeng{public :virtual void Sweep(){cout<<"志愿者扫地"<<endl;}};//工场基类 Creatorclass LeiFengFactory{public:virtual LeiFeng* CreateLeiFeng(){return new LeiFeng();}};//工场具体类class StudentFactory : public LeiFengFactory{public :virtual LeiFeng* CreateLeiFeng(){return new Student();}};class VolenterFactory : public LeiFengFactory{public:virtual LeiFeng* CreateLeiFeng(){return new Volenter();}};//客户端int main(){LeiFengFactory *sf=new LeiFengFactory();LeiFeng *s=sf->CreateLeiFeng();s->Sweep();delete s;delete sf;return 0;}

优点：工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广，由于使用了多态性，工厂方法模式保持了简单工厂模式封装对象创建过程的优点，而且遵循开放-封闭原则。工厂方法模式的缺点是由于每加一个产品，就需要加一个产品工厂的类，增加了额外的开发量。

2.原型模式
定义：从一个对象再创建另外一个可定制的对象，而无需知道任何创建的细节，并能提高创建的性能，说白了就是将一个对象完整地copy一份

实例：

#include <iostream>#include <vector>#include <string>using namespace std;class Prototype //抽象基类{private:string m_strName;public:Prototype(string strName){ m_strName = strName; }Prototype() { m_strName = " ";}void Show(){cout<<m_strName<<endl;}virtual Prototype* Clone() = 0;};// class ConcretePrototype1class ConcretePrototype1 : public Prototype{public:ConcretePrototype1(string strName) : Prototype(strName){}ConcretePrototype1(){}virtual Prototype* Clone(){ConcretePrototype1 *p = new ConcretePrototype1();*p = *this; //复制对象return p;}};// class ConcretePrototype2class ConcretePrototype2 : public Prototype{public:ConcretePrototype2(string strName) : Prototype(strName){}ConcretePrototype2(){}virtual Prototype* Clone(){ConcretePrototype2 *p = new ConcretePrototype2();*p = *this; //复制对象return p;}};//客户端int main(){ConcretePrototype1* test = new ConcretePrototype1("小王");ConcretePrototype2* test2 = (ConcretePrototype2*)test->Clone();test->Show();test2->Show();return 0;}

应用场合：如果要对一个对象重复创建，那么每new一次，都需要执行一次构造函数，如果构造函数的执行时间很长，那么多次执行这个初始化就实在是太低效了。一般在初始化的信息不发生变化的情况下，克隆是最好的方法，这既隐藏了对象创建的细节，又对性能是大大的提高，不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。