深入浅出设计模式——创建型模式之简单工厂模式

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设计模式在面试中的考点通常是介绍其原理并说出优缺点。或者对比几个比较相似的模式的异同点。在笔试中可能会出现画出某个设计模式的 UML 图这样的题。虽说面试中占的比重不大，但并不代表它不重要。恰恰相反，设计模式于程序员而言相当重要，它是我们写出优秀程序的保障。设计模式与程序员的架构能力与阅读源码的能力息息相关，非常值得我们深入学习。

面向对象的特点是 可维护、可复用、可扩展、灵活性好，它最强大的地方在于：随着业务变得越来越复杂，面向对象依然能够使得程序结构良好，而面向过程却会导致程序越来越臃肿。

让面向对象保持结构良好的秘诀就是设计模式，面向对象结合设计模式，才能真正体会到程序变得可维护、可复用、可扩展、灵活性好。设计模式对于程序员而言并不陌生，每个程序员在编程时都会或多或少的接触到设计模式。无论是在大型程序的架构中，亦或是在源码的学习中，设计模式都扮演着非常重要的角色。

今天我们就一起来探索设计模式的世界！

设计模式的六大原则 Six principles

设计模式的世界丰富多彩，比如生产一个个“产品”的工厂模式，衔接两个不相关接口的适配器模式，用不同的方式做同一件事的策略模式，构建步骤稳定、根据构建过程的不同配置构建出不同对象的建造者模式等等。

无论何种设计模式，都是基于六大设计原则：

简单工厂模式

创建型模式关注对象的创建过程，在软件开发中应用非常广泛。创建型模式描述如何将对象的创建和使用分离，让用户在使用对象过程中无须关心对象的创建细节，从而降低系统耦合度，并且让系统易于修改和扩展。

什么是简单工厂模式呢？举个例子：如上图，一个体育用品生产厂（这即是一个工厂Factory），该工厂可以根据客户需求生产篮球、足球和排球。篮球、足球和排球被成为产品（Product），产品的名称可以被成为参数。客户Jungle需要时可以向工厂提供产品参数，工厂根据产品参数生产对应产品，客户Jungle并不需要关心产品的生产过程细节。

简单工厂模式是最简单的设计模式之一，其实它并不属于Gof的23种设计模式，但应用也十分频繁，同时也是其余创建模式的基础，因此有必要先学习简单工厂模式。

在平时编程中，构建对象最常用的方式是 new 一个对象。乍一看这种做法没什么不好，而实际上这也属于一种硬编码。每 new 一个对象，相当于调用者多知道了一个类，增加了类与类之间的联系，不利于程序的松耦合。其实构建过程可以被封装起来，工厂模式便是用于封装对象的设计模式。

举个例子，直接 new 对象的方式相当于当我们需要一个苹果时，我们需要知道苹果的构造方法，需要一个梨子时，需要知道梨子的构造方法。更好的实现方式是有一个水果工厂，我们告诉工厂需要什么种类的水果，水果工厂将我们需要的水果制造出来给我们就可以了。这样我们就无需知道苹果、梨子是怎么种出来的，只用和水果工厂打交道即可。

事实上，将构建过程封装的好处不仅可以降低耦合，如果某个产品构造方法相当复杂，使用工厂模式可以大大减少代码重复

简单工厂基本实现流程

简单工厂定义

定义一个简单工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类

代码结构如下：

//抽象产品类AbstractProduct
class AbstractProduct
{
public://抽象方法：
};//具体产品类Basketball
class ConcreteProduct :public AbstractProduct
{
public://具体实现方法
};class Factory
{
public:AbstractProduct createProduct(string productName){AbstractProduct pro = NULL;if (productName == "ProductA"){pro = new ProductA();}else if (productName == "ProductB"){pro = new ProductB();}...}
};

客户端在使用时，只需要创建一个工厂对象，调用工厂对象的createProduct方法，并传入所需要的产品参数，即可得到所需产品实例对象，而无需关心产品的创建细节。

简单工厂模式代码实例

考虑有以下一个场景：
Jungle想要进行户外运动，它可以选择打篮球、踢足球或者玩排球。它需要凭票去体育保管室拿，票上写着一个具体球类运动的名字，比如“篮球”。体育保管室负责人根据票上的字提供相应的体育用品。然后Jungle就可以愉快地玩耍了。

我们采用简单工厂模式来实现上述场景。首先，体育保管室是工厂，篮球、足球和排球是具体的产品，而抽象产品可以定义为“运动球类产品SportProduct”.Jungle作为客户只需要提供具体产品名字，工厂就可“生产”出对应产品。

定义抽象产品类AbstractProduct，抽象方法不提供实现

//抽象产品类AbstractProduct
class AbstractSportProduct
{
public:AbstractSportProduct(){}//抽象方法：void printName(){};void play(){};
};

定义三个具体产品类

//具体产品类Basketball
class Basketball :public AbstractSportProduct
{
public:Basketball(){printName();play();}//具体实现方法void printName(){printf("Jungle get Basketball\n");}void play(){printf("Jungle play Basketball\n");}
};//具体产品类Football
class Football :public AbstractSportProduct
{
public:Football(){printName();play();}//具体实现方法void printName(){printf("Jungle get Football\n");}void play(){printf("Jungle play Football\n");}
};//具体产品类Volleyball
class Volleyball :public AbstractSportProduct
{
public:Volleyball(){printName();play();}//具体实现方法void printName(){printf("Jungle get Volleyball\n");}void play(){printf("Jungle play Volleyball\n");}
};

定义工厂类和工厂方法

class Factory
{
public:AbstractSportProduct *getSportProduct(string productName){AbstractSportProduct *pro = NULL;if (productName == "Basketball"){pro = new Basketball();}else if (productName == "Football"){pro = new Football();}else if (productName == "Volleyball"){pro = new Volleyball();}return pro;}
};

客户端使用方法示例

#include <iostream>
#include "SimpleFactory.h"int main()
{printf("简单工厂模式\n");//定义工厂类对象Factory *fac = new Factory();AbstractSportProduct *product = nullptr;product = fac->getSportProduct("Basketball");delete product;product = nullptr;product = fac->getSportProduct("Football");delete product;product = nullptr;product = fac->getSportProduct("Volleyball");	delete product;product = nullptr;system("pause");delete fac;fac = nullptr;return 0;
}

效果

可以看到，在客户端使用时，只需要提供产品名称作为参数，传入工厂的方法中，即可得到对应产品。抽象产品类中并没有提供公共方法的实现，而是在各个具体产品类中根据各自产品情况实现。

SimpleFactory.h

#ifndef __SIMPLE_FACTORY__
#define __SIMPLE_FACTORY__#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;//抽象产品类AbstractProduct
class AbstractSportProduct {
public:AbstractSportProduct(){}virtual ~AbstractSportProduct(){}//抽象方法：// virtual void printName(){};// printName() 是一个纯虚函数，表示每个具体的产品（具体的运动产品）必须实现的接口方法。纯虚函数由 = 0 来标记，意味着该函数没有实现，必须由继承该类的子类来提供实现。virtual void printName() = 0;// virtual void play(){};virtual void play() = 0;
};//具体产品类Basketball
class Basketball :public AbstractSportProduct {
public:Basketball(){printName();play();}~Basketball() {}//具体实现方法void printName(){printf("Jungle get Basketball\n");}void play(){printf("Jungle play Basketball\n");}
};//具体产品类Football
class Football :public AbstractSportProduct {
public:Football(){printName();play();}~Football() {}//具体实现方法void printName(){printf("Jungle get Football\n");}void play(){printf("Jungle play Football\n");}
};//具体产品类Volleyball
class Volleyball :public AbstractSportProduct {
public:Volleyball(){printName();play();}~Volleyball() {		}//具体实现方法void printName(){printf("Jungle get Volleyball\n");}void play(){printf("Jungle play Volleyball\n");}
};class Factory {
public:std::shared_ptr<AbstractSportProduct> getSportProduct(string productName) {std::shared_ptr<AbstractSportProduct> pro;if(productName == "Basketball") {pro = std::shared_ptr<AbstractSportProduct>(new Basketball());} else if(productName == "Football"){pro = std::shared_ptr<AbstractSportProduct>(new Football());}else if (productName == "Volleyball"){pro = std::shared_ptr<AbstractSportProduct>(new Volleyball());}return pro;}
};#endif //__SIMPLE_FACTORY__

main.cpp

#include <iostream>
#include <memory>
#include "SimpleFactory.h"int main() {printf("简单工厂模式\n");//定义工厂类对象std::shared_ptr<Factory> fac = std::make_shared<Factory>();// std::shared_ptr<AbstractSportProduct> product = std::shared_ptr<AbstractSportProduct>(fac->getSportProduct("Basketball"));std::shared_ptr<AbstractSportProduct> product = fac->getSportProduct("Basketball");fac = std::make_shared<Factory>();product = fac->getSportProduct("Football");// product = std::shared_ptr<AbstractSportProduct>(fac->getSportProduct("Football"));fac = std::make_shared<Factory>();product = fac->getSportProduct("Volleyball");	// product = std::shared_ptr<AbstractSportProduct>(fac->getSportProduct("Volleyball"));	// 这段代码仅在 Windows 平台下执行。在 Windows 环境中，system("pause") 会暂停程序的执行，并在控制台输出 "Press any key to continue..."，等待用户按任意键继续。这个代码片段在 Windows 下有用，但在其他操作系统中没有影响。
#ifdef win32system("pause");
#endif  return 0;
}

运行结果

简单工厂模式总结

之后我会持续更新，如果喜欢我的文章，请记得一键三连哦，点赞关注收藏，你的每一个赞每一份关注每一次收藏都将是我前进路上的无限动力 ！！！↖(▔▽▔)↗感谢支持！