【设计模式】简单工厂、工厂方法和抽象工厂

橙色

Simple Factory简单工厂

通过传入一个事先设计好的枚举类型，然后返回一个对应的对象，既解耦了对象的创建，还不用再记忆那么多的类名

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;
// 产品类型
class Product
{
public:
	Product(string name) :_name(name) {}
	// 模拟产品对象的一个抽象方法
	virtual void show() = 0;
protected:
	string _name;
};

// 产品实体类型定义
class ProductA : public Product
{
public:
	ProductA(string name) :Product(name){}
	void show() { cout << "获取了一个ProductA对象:" << _name << endl; }
};
// 产品实体类型定义
class ProductB : public Product
{
public:
	ProductB(string name) :Product(name) {}
	void show() { cout << "获取了一个ProductB对象:" << _name << endl;
	}
};

// 产类枚举类型定义
enum ProductType
{
	XIAOMI,
	HUAWEI,
};
// 简单工厂类
class SimpleFactory
{
public:
	// 通过传入的枚举类型，创建相应的对象，返回所有对象的基类指针
	Product* createProduct(ProductType type)
	{
		switch (type)
		{
		case XIAOMI:
			return new ProductA("小米手机");
		case HUAWEI:
			return new ProductB("华为手机");
        default:
            cerr << "传入工厂的参数不正确：" << type << endl;
            break;
        }
        return nullptr;
    }
};

int main()
{
	// 创建简单工厂实例
	SimpleFactory sf;

	// 使用智能指针自动释放堆内存
	unique_ptr<Product> p1(sf.createProduct(XIAOMI));
	unique_ptr<Product> p2(sf.createProduct(HUAWEI));

	p1->show();
	p2->show();

	return 0;
}

SimpleFactory简单工厂解决了一些问题，但是它本身也有很明显的问题，就是把所有对象的创建都封装在了一个SimpleFactory类的createProduct函数中，根据传入的参数，选择产生不同的对象，很明显，createProduct这个函数做不到“开-闭”原则，即对原有代码修改关闭，对功能扩展开放，这个函数随着新对象的添加，或者原有对象的删除，都会导致该函数的代码修改，而且有可能影响原来的功能，所以这样的设计不能算完美。

那么接下来看看工厂方法（Factory Method）模式是否能够解决上面简单工厂的问题。

Factory Method工厂方法

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;

// 产品类型
class Product
{
public:
	Product(string name) :_name(name) {}
	// 模拟产品对象的一个抽象方法
	virtual void show() = 0;
protected:
	string _name;
};
// 产品实体类型定义
class ProductA : public Product
{
public:
	ProductA(string name) :Product(name){}
	void show() { cout << "获取了一个使用老外高通芯片的手机:" << _name << endl; }
};
// 产品实体类型定义
class ProductB : public Product
{
public:
	ProductB(string name) :Product(name) {}
	void show() { cout << "获取了一个使用自研麒麟芯片的手机:" << _name << endl;
	}
};

// 工厂基类
class Factory
{
public:
	virtual Product* createProduct() = 0;
};

// 生产小米手机的工厂
class XiaomiFactory : public Factory
{
public:
	Product* createProduct()
	{
		// 小米工厂肯定生产小米手机
		return new ProductA("小米手机");
	}
};
// 生产华为手机的工厂
class HuaweiFactory : public Factory
{
public:
	Product* createProduct()
	{
		// 华为工厂肯定生产华为手机
		return new ProductB("华为手机");
	}
};

int main()
{
	// 使用智能指针自动释放堆内存
	// 创建具体的工厂
	unique_ptr<Factory> f1(new XiaomiFactory);
	unique_ptr<Factory> f2(new HuaweiFactory);

	// 通过工厂方法创建产品
	unique_ptr<Product> p1(f1->createProduct());
	unique_ptr<Product> p2(f2->createProduct());

	p1->show();
	p2->show();

	return 0;
}

仔细理解上面的工厂方法模式，会发现一个问题，就是每一个实例工厂负责生产一个实例产品，也就是一个产品对应一个工厂，一个工厂对应一个产品，那么小米不仅仅生产手机，还生产耳机，智能手环，智能插座等等相关的小米产品簇，不可能给这每一个产品都创建一个工厂类，那样的话代码中的类就太多了，不好维护，而且也不符合实际情况。

实际上小米或者华为的工厂里面，有相关联的产品簇都是在一个工厂完成创建的；BMW或者Audi汽车制造工厂除了生产汽车，生产线上也有可能生产轮胎，或者其它的汽车附属产品。

所以对于包含产品簇这么一类实体关系的设计，就需要使用Abstract Factory抽象工厂了，你也可以把上面的工厂方法看作只生产一种产品的抽象工厂，本质是相同的。

Abstract Factory抽象工厂

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;

// 产品簇手机类型
class ProductA
{
public:
	ProductA(string name) :_name(name) {}
	// 模拟产品对象的一个抽象方法
	virtual void show() = 0;
protected:
	string _name;
};
// 产品实体类型定义
class XiaomiPhone : public ProductA
{
public:
	XiaomiPhone(string name) :ProductA(name){}
	void show() { cout << "获取了一个小米手机:" << _name << endl; }
};
// 产品实体类型定义
class HuaweiPhone : public ProductA
{
public:
	HuaweiPhone(string name) :ProductA(name) {}
	void show() { cout << "获取了一个华为手机:" << _name << endl;
	}
};

// 产品簇智能手环类型
class ProductB
{
public:
	ProductB(string name) :_name(name) {}
	// 模拟产品对象的一个抽象方法
	virtual void show() = 0;
protected:
	string _name;
};
// 产品实体类型定义
class XiaomiCircle : public ProductB
{
public:
	XiaomiCircle(string name) :ProductB(name) {}
	void show() { cout << "获取了一个小米智能手环设备:" << _name << endl; }
};
// 产品实体类型定义
class HuaweiCircle : public ProductB
{
public:
	HuaweiCircle(string name) :ProductB(name) {}
	void show() {
		cout << "获取了一个华为智能手环设备:" << _name << endl;
	}
};

// 工厂方法=》抽象工厂(对有一组关联关系的产品簇提供产品对象的统一创建)
class AbstractFactory
{
public:
	// 工厂里面创建手机的纯虚函数接口
	virtual ProductA* createPhone() = 0;
	// 工厂里面创建智能手环的纯虚函数接口
	virtual ProductB* createSmartCircle() = 0;
};

// 生产小米产品簇的工厂
class XiaomiFactory : public AbstractFactory
{
public:
	ProductA* createPhone()
	{
		// 小米工厂肯定生产小米手机
		return new XiaomiPhone("小米x9");
	}
	ProductB* createSmartCircle()
	{
		// 小米工厂肯定生产小米智能手环
		return new XiaomiCircle("小米智能手环2代时尚版");
	}
};
// 生产华为产品簇的工厂
class HuaweiFactory : public AbstractFactory
{
public:
	ProductA* createPhone()
	{
		// 华为工厂肯定生产华为手机
		return new HuaweiPhone("华为荣耀7x");
	}
	ProductB* createSmartCircle()
	{
		// 华为工厂肯定生产华为智能手环
		return new HuaweiCircle("华为智能手环B3青春版");
	}
};

int main()
{
	// 使用智能指针自动释放堆内存
	// 创建具体的工厂
	unique_ptr<AbstractFactory> f1(new XiaomiFactory);
	unique_ptr<AbstractFactory> f2(new HuaweiFactory);

	// 通过工厂方法创建手机产品
	unique_ptr<ProductA> p1(f1->createPhone());
	unique_ptr<ProductA> p2(f2->createPhone());
	p1->show();
	p2->show();

	// 通过工厂方法创建智能手环产品
	unique_ptr<ProductB> p3(f1->createSmartCircle());
	unique_ptr<ProductB> p4(f2->createSmartCircle());
	p3->show();
	p4->show();

	return 0;
}

总结

工厂模式：主要是封装了对象的创建

简单工厂：
把对象的创建封装在一个接口函数里面，通过传入不同的标识，返回创建的对象，客户不用自己负责new对象，不用了解对象创建的详细过程。
提供创建对象实例的接口函数不闭合，不能对修改关闭

工厂方法：
Factory基类，提供了一个纯虚函数(创建产品)，定义派生类（具体产品的工厂）负责创建对应的产品，可以做到不同的产品，在不同的工厂里面创建，能够对现有工厂，以及产品的修改关闭
实际上，很多产品是有关联关系的，属于一个产品簇，不应该放在不同的工厂里面去创建，这样一是不符合实际的产品对象创建逻辑，二是工厂类太多了，不好维护

抽象工厂：
把有关联关系的，属于一个产品簇的所有产品创建的接口函数，放在一个抽象工厂里面，派生类（具体产品的工厂）应该负责创建该产品簇里面所有的产品