设计模式 I ——简单工厂模式（Factory）

问题概述

在面向对象编程中, 最通常的方法是一个new操作符产生一个对象实例,new操作符就是用来构造对象实例的。但是在一些情况下, new操作符直接生成对象会带来一些问题。简单工厂模式用于创建对象，添加新对象时不会影响以前的系统代码。
核心思想是用一个工厂类来根据输入条件产生不同的类，然后根据不同类的virtual函数得到不同的结果。

示例：简单计算器的设计，设计的计算器具有进行加、减、乘、除运算的功能，并且可根据需要添加新的运算方法

需求分析

适用于不同情况下创建不同的类时使用，客户不需要知道对象的创建过程。

解决方案

简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法（Static Factory Method）模式，但不属于23种GOF设计模式之一。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。

UML类图

模式组成

工厂（Creator）：简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类的创建产品类的方法可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。
抽象产品（Product）：简单工厂模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。
具体产品（Concrete Product）：是简单工厂模式的创建目标，所有创建的对象都是充当这个角色的某个具体类的实例。

优劣分析

优点

• 而不必管这些对象究竟如何创建及如何组织的
• 明确了各自的职责和权利，有利于整个软件体系结构的优化

缺点

• 由于工厂类集中了所有实例的创建逻辑，违反了高内聚责任分配原则，将全部创建逻辑集中到了一个工厂类中；它所能创建的类只能是事先考虑到的，如果需要添加新的类，则就需要改变工厂类了。
• 需要知道基类和工厂类的生成方式，需要客户自行对内存进行处理。

示例实现

#ifndef  FACTORY_H#define  FACTORY_H//基类namespace factory{    class COperation    {    public:        double  m_nFirst;        double  m_nSecond;        virtual double GetResult()        {            double dResult = 0.0;            return dResult;        }    };    //加法    class AddOperation :public COperation    {    public:        virtual double GetResult()        {            return m_nFirst + m_nSecond;        }    };    //减法    class SubOperation :public COperation    {    public:        virtual double GetResult()        {            return m_nFirst - m_nSecond;        }    };    //乘法    class MulOperation :public COperation    {    public:        virtual double GetResult()        {            return m_nFirst*m_nSecond;        }    };    //除法    class DivOperation :public COperation    {    public:        virtual double GetResult()        {            return m_nFirst / m_nSecond;        }    };    //Factory    class CCalaulatorFactory    {    public:        static COperation* Create(char cOperator);    };}#endif

#include "FACTORY.h"factory::COperation* factory::CCalaulatorFactory::Create(char cOperator){    factory::COperation * oper=0;    switch (cOperator)    {    case '+':        oper = new factory::AddOperation();        break;    case '-':        oper = new factory::SubOperation();        break;    case '*':        oper = new factory::MulOperation();        break;    case '/':        oper = new factory::DivOperation();        break;    default:        break;    }    return oper;}

工厂类无法完成对内存的回收，oper只是一个局部变量，具体产品的生命周期比oper的生命周期更长，只能交给客户端完成。

#include <iostream>#include "FACTORY.h"int main(){    using namespace factory;    using namespace std;    int a, b;    a = 3, b = 4;    COperation *op = CCalaulatorFactory::Create('-');    op->m_nFirst = a;    op->m_nSecond = b;    cout << op->GetResult() << endl;    delete op;    return 0;}

使用场景

工厂类负责创建的对象比较少；
客户只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象（逻辑）不关心；
由于简单工厂很容易违反高内聚责任分配原则，因此一般只在很简单的情况下应用。