C++设计模式之工厂方法模式

一、使用情景

简单工厂模式运用十分简便，但是正如《简单工厂模式》一文中所说的，简单工厂模式具有一个致命的缺点：拓展困难，只要增加新的具体类，就需要对工厂类进行修改，这一点严重违反了开闭原则。我们在思索如何能够实现增加新的产品而不至于修改已有的代码时，工厂方法模式应运而生。

二、实现

在简单工厂模式中，一个工厂类负责了所有具体产品的构造，一来不符合单一职责原则，二来因为每当要增加新的具体产品类型的时候，就需要对工厂类进行修改，故而也不符合开闭原则。于是对简单工厂模式当中的工厂类进行提炼子类，提取出子类，每个子类只负责一个产品的创建，这就叫工厂方法模式。简单工厂模式和工厂方法模式的对比如下：

简单工厂模式

工厂方法模式

从上图中可以看出，简单工厂模式包含四个角色：

• Product，抽象产品类。该类是所有具体产品类型的父类，引入该类可以提高灵活性，使得所有的具体工厂类都具有一致的接口。
• ConcreteProduct，具体产品类。该类是工厂类创建的目标。每个具体产品类和具体工厂类都具有一对一的关系。
• Factory抽象工厂类。该类是一个创建产品的接口类，创建产品的接口由具体工厂类实现。
• ConcreteFactory具体工厂类。该类完成了创建产品的逻辑功能，每个具体工厂类只负责一种产品的创建，职责单一。

三、代码分析

下面给出工厂方法模式的示例代码

#include <iostream>#include <string>#include <pthread.h>using std::string;class Product {public:    virtual void whichType() = 0;    virtual ~Product(){}};class ConcreteProductA: public Product {public:    virtual void whichType(){        std::cout << "Type A" << std::endl;    }};class ConcreteProductB: public Product {public:    virtual void whichType(){        std::cout << "Type B" << std::endl;    }};class Factory {public:    virtual Product* factoryMethod() = 0;    virtual ~Factory(){}};class ConcreteFactoryA: public Factory{public:    virtual Product* factoryMethod(){        return new ConcreteProductA;    }};class ConcreteFactoryB: public Factory{public:    virtual Product* factoryMethod(){        return new ConcreteProductB;    }};int main(void){    Factory *factoryA, *factoryB;    factoryA = new ConcreteFactoryA;    factoryB = new ConcreteFactoryB;    Product *typeA = factoryA->factoryMethod();    Product *typeB = factoryB->factoryMethod();    typeA->whichType();    typeB->whichType();}运行结果：Type AType B

四、总结

在设计的初期，就考虑到产品在后期会进行扩展的情况下，可以使用工厂方法模式；产品结构较复杂的情况下，可以使用工厂方法模式；
工厂方法模式的优点：

• 工厂方法模式通过引入了抽象工厂类，将实际对各个具体产品类型的创建工作放到了具体工厂类当中，这样做的好处在与满足了单一职责的原则，在产品类型很多的时候，各个具体工厂类的逻辑依然简单清晰。
• 可以在不用修改工厂类的情况下增加新的产品类型，满足了开闭原则。

工厂方法模式的缺点：

• 在增加新的产品类型时，需要同时增加一个具体工厂类，系统中类的个数成倍增长，一定程度上增加了系统开销，并且使得系统整体复杂化。