iOS设计模式(03):工厂方法

什么是工厂方法？

GOF是这样描述工厂模式的：

Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.

在基类中定义创建对象的一个接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法让一个类的实例化延迟到子类中进行。

工厂方法要解决的问题是对象的创建时机，它提供了一种扩展的策略，很好地符合了开放封闭原则。工厂方法也叫做虚构造器（Virtual Constructor）。

如下图所示，是工厂方法的类结构图：

什么时候使用工厂方法？

当是如下情况是，可以使用工厂方法：

1. 一个类不知道它所必须创建的对象的类时
2. 一个类希望有它的子类决定所创建的对象时

更多关于工厂方法的介绍，可以参考本文最后给出的参考内容。下面我们就来看看在iOS中工厂方法的一种实现方法。

iOS中工厂方法的实现

如下有一个类图，该图描述了下面即将实现的工厂方法（利用工厂方法，创建出不同的形状）。其中BVShapeFactory为工厂方法的基类，BVShape为形状的基类，BVClient通过BVShapeFactory，利用 BVShapeFactory的子类（BVCircleShapeFactory和BVSquareShapeFactory）分别创建出BVCircleShape和BVSquareShape。

如下图，是在Xcode中创建的相关文件

具体实现步骤如下（建议下载本文最后给出的代码实例，用Xcode查阅代码）：

1. 创建一个形状基类BVShape

该类中定义了形状的基本行为和属性，如下代码所示：

BVShape.h

//
//  BVShape.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#define BV_Exception_Format @"在%@的子类中必须override:%@方法"
 
@interface BVShape : NSObject
 
@property (nonatomic, weak)NSString *name;
 
// 子类必须重写这个draw方法，否则会抛出异常错误
-(void)draw;
 
@end

BVShape.m

//
//  BVShape.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShape.h"
 
@implementation BVShape
 
-(id)init
{
   self = [super init];
    if (self) {
        // 做一些初始化任务
    }
    return self;
}
 
-(void)draw
{
    // 如果是通过BVShape的实例调用此处的draw，则绘制一个BVShape图形
    if ([self isMemberOfClass:[BVShape class]]) {
        NSLog(@"绘制一个BVShape图形");
    } else {
        // 如果是通过BVShape子类的实例调用了此处的draw，则抛出一个异常：表明子类并没有重写draw方法。
        // 注：在OC中并没有abstract class的概念，只有protocol，如果在基类中只定义接口(没有具体方法的实现)，
        //    则可以使用protocol，这样会更方便。 
        [NSException raise:NSInternalInconsistencyException
                    format:BV_Exception_Format, [NSString stringWithUTF8String:object_getClassName(self)], NSStringFromSelector(_cmd)];
    }
}
 
@end

在上面的代码中定义了一个draw方法，为了让子类必须实现该方法，在BVShape中做了特殊处理，具体内容可以看上面的代码，已经有注视了。

2. 子类化形状基类

首先子类化一个圆形类：BVCircleShape。

BVCircleShape.h

//
//  BVCircleShape.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShape.h"
 
@interface BVCircleShape : BVShape
 
@end

BVCircleShape.m

//
//  BVCircleShape.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVCircleShape.h"
 
@implementation BVCircleShape
 
-(void)draw
{
    NSLog(@"绘制一个BVCircleShape图形");
}
 
@end

在上面的子类中，重写了基类的draw方法。同样，我们再子类化一个正方形类，并重写draw方法，如下代码所示：

BVSquareShape.h

//
//  BVSquareShape.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShape.h"
 
@interface BVSquareShape : BVShape
 
@end

BVSquareShape.m

//
//  BVSquareShape.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVSquareShape.h"
 
@implementation BVSquareShape
 
-(void)draw
{
    NSLog(@"绘制一个BVSquareShape图形");
}
 
@end

3.  创建一个工厂方法的基类BVShapeFactory

BVShapeFactory.h

//
//  BVShapeFactory.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShape.h"
 
@interface BVShapeFactory : NSObject
 
-(BVShape *) factoryMethod;
 
@end

BVShapeFactory.m

//
//  BVShapeFactory.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShapeFactory.h"
 
@implementation BVShapeFactory
 
-(BVShape *)factoryMethod
{
    // 在此处，子类必须重写factoryMethod方法。当然，在工厂模式中，也可以在此处返回一个默认的Product。
    // 如果是通过BVShapeFactory子类的实例调用了此处的factoryMethod，则抛出一个异常：表明子类并没有重写factoryMethod方法。
    [NSException raise:NSInternalInconsistencyException
                format:BV_Exception_Format, [NSString stringWithUTF8String:object_getClassName(self)], NSStringFromSelector(_cmd)];
 
    // 下面这个return语句只是为了消除警告，实际上永远都不会执行到这里。
    return nil;
}
 
@end

在上面的代码中，定义了一个factoryMethod，该类的子类必须实现该方法，通过实现该方法，返回一个具体的形状对象。下面来看看该类的子类化。

4. 子类化工厂方法的基类

首先子类化一个圆形工厂方法BVCircleShapeFactory：

BVCircleShapeFactory.h

//
//  BVCircleShapeFactory.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShapeFactory.h"
#import "BVCircleShape.h"
 
@interface BVCircleShapeFactory : BVShapeFactory
 
@end

BVCircleShapeFactory.m

//
//  BVCircleShapeFactory.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVCircleShapeFactory.h"
 
@implementation BVCircleShapeFactory
 
-(BVShape *)factoryMethod
{
    return [[BVCircleShape alloc] init];
}
 
@end

如上代码所示，重写了factoryMethod，返回一个BVCircleShape实例。下面来看看另外一个子类BVSquareShapeFactory：

BVSquareShapeFactory.h

//
//  BVSquareShapeFactory.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVShapeFactory.h"
#import "BVSquareShape.h"
 
@interface BVSquareShapeFactory : BVShapeFactory
 
@end

BVSquareShapeFactory.m

//
//  BVSquareShapeFactory.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVSquareShapeFactory.h"
 
@implementation BVSquareShapeFactory
 
-(BVShape *)factoryMethod
{
    return [[BVSquareShape alloc] init];
}
 
@end

该子类返回的是一个BVSquareShape实例。

5. 工厂方法的使用

定义一个BVClient类，在该类中演示工厂方法的使用。代码如下：

BVClient.h

//
//  BVClient.h
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
@interface BVClient : NSObject
 
-(void)doSomething;
 
@end

BVClient.m

//
//  BVClient.m
//  FactoryMethodPattern
//
//  Created by BeyondVincent on 13-5-15.
//  Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
//
 
#import "BVClient.h"
 
#import "BVShapeFactory.h"
#import "BVCircleShapeFactory.h"
#import "BVSquareShapeFactory.h"
 
#import "BVShape.h"
#import "BVCircleShape.h"
#import "BVSquareShape.h"
 
@implementation BVClient
 
-(void)doSomething
{
    // 工厂方法的实例化
    BVShapeFactory *circleShapefactory = [[BVCircleShapeFactory alloc] init];
    BVShapeFactory *squareShapefactory = [[BVSquareShapeFactory alloc] init];
 
    // 通过工厂方法实例化对应的形状
    BVShape *circleShape = [circleShapefactory factoryMethod];
    BVShape *squareShape = [squareShapefactory factoryMethod];
 
    // 调用形状的方法
    [circleShape draw];
    [squareShape draw];
}
 
@end

如上代码所示，首先实例化两个工厂方法，并通过工厂方法创建出对应的形状，最后调用形状的draw方法进行测试。会在控制台窗口输出如下内容：

2013-05-16 10:12:46.292 FactoryMethodPattern[2845:c07] 绘制一个BVCircleShape图形
2013-05-16 10:12:46.295 FactoryMethodPattern[2845:c07] 绘制一个BVSquareShape图形

代码实例

本文涉及到的相关实例代码和PDF归档可以到点击下图下载：

            

参考

在学习工厂方法时，参考了如下一些文章和视频：

工厂方法wiki上对工厂方法的介绍
Class Factory Methods 苹果官网对类工厂方法的介绍
iOS Patterns. Factory Method(一篇介绍工厂方法的文章，俄文，需要楼梯)
What Is the Factory Method Pattern?（Pro Objective-C Design Patterns for iOS书中对工厂方法的介绍）
.NET设计模式（5）：工厂方法模式（Factory Method）
java实现工厂方法
JAVA: Factory Method Design Patternyoutube上一个关于工厂方法的视频介绍
iphone-sdk-difference-between-iskindofclass-and-ismemberofclass iskindofclass和ismemberofclass区别