Factory Method 工厂方法

设计模式学习：概述

意图

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟到其子类。

Factory Method又称作Virtual Constructor（虚构造器）。

在软件系统中，经常面临着创建对象的工作，而需求的变化常常导致所需要创建的对象的具体类型发生变化。

Factory Method使得可以绕过常规的对象创建方法（new关键字），将封装机制引入到对象的创建工作中，从而避免了客户程序与“具体对象创建工作”产生紧耦合。

不过要注意，不可能做到完全绕过new进行对象创建，我们想要做的，是将创建对象的职责向上转移，从而是子程序具有更高的灵活性。

代码案例

假如，现在有若干类，每一个子类代表一种动物：

class Animal{
    
    
    virtual void shout() = 0;
}

class Rabbit: public Anlmal{
    
    
    void shout(){
    
    cout << "ZI";}
}
class Cat: public Anlmal{
    
    
    void shout(){
    
    cout << "MIAO";}
}
class Dog: public Anlmal{
    
    
    void shout(){
    
    cout << "WANG";}
}

我们在函数中这样调用它：

void func()
{
    
    
    Animal* an = new Rabbit();
    an->shout();
}

如上所示，我们创建了一个兔子对象，并调用了它的Shout方法。

乍一看，其实这段代码并没有什么不妥的地方，但它实际上违反了一个重要的设计原则：依赖倒置原则，详细来说，就是**基类对象的创建依赖于子类的存在。**也就是说，在这段代码中，class Rabbit必须存在来使得代码顺利编译通过。

听起来不是什么大事？举个例子，在团队合作的项目中，这就要求编写函数的人必须拥有一个子类（大概率不是他本人负责编写的类）的副本，扩大来说，团队中的每一个人都必须拥有这个基类每个子类的副本。在子类被更新时，每个人都必须更新自己手上的类文件。

或许如果你学过编译原理的话，用静态链接和动态共享的类比会更好理解：这种方法白白占用了更多的内存。更重要的是，它为项目的维护带来了不便。下面我会对这一点做更详细的解释。

创建类设计模式的产生，就是为了将对象的创建作为一个单独的模块维护，从而降低系统维护难度而产生，现在，我们来看看FactoryMethod怎样解决这个问题。

解决方案：

首先创建这样一个类：

class AnimalFactory
{
	virtual Animal* CreateAnimal() = 0;
}

接着，为每一个存在的Animal子类编写对应的工厂子类。

class RabbitFactory: AnimalFactory{
	Animal* CreateAnimal(){
		return new Rabbit();
	};
}

class CatFactory: AnimalFactory{
	Animal* CreateAnimal(){
		return new Cat();
	};
}

class DogFactory: AnimalFactory{
	Animal* CreateAnimal(){
		return new Dog();
	};
}

这样，我们就可以用工厂来代替New进行对象创建了。为了满足依赖倒置原则的要求，我们用这种方式来指定工厂的种类：

class solution
{
    
    
    AnimalFactory* af;
    solution(AnimalFactory* p): af(p){
    
     }
    void func()
    {
    
    
        Animal* an = af.CreateAnimal();
        an.shout();
    }
}

这样一来，solution类与Animal某一子类的紧耦合关系就被解除了，只需要创建solution对象时指定它对应的工厂即可。没错，这又是我们在设计模式学习中常见的技巧：编译时多态转运行时多态。

看上去，我们只是把对象创建延迟到了上一级，有点多此一举的意味。实际上，这对程序的封装性是很大的改善。编写solution类的程序猿，完全不需要知道子类是什么，团队又可以愉快地一起工作了。

解释

事实上，创建对象型设计模式的原理都很类似（它们包括FactoryMethod、AbstractFactory, 而Builder不同点多一些）。都是将对象创建的过程作为一个单独模块封装起来，从而降低程序内部的耦合性。

FactoryMethod主要遵循了依赖倒置原则，它使得编写基类相关的方法时不需要依赖特定的某个子类。

关于这一点，我在这里用这样一个例子来说明：你在考驾照时，不关心将来自己具体要开哪种车，只关心开的是手动挡、自动挡、小轿车还是大货这种问题。不使用FactoryMethod的话，就好像你在学驾照的时候，就要清楚将来要开桑塔纳还是别克，这就是一种依赖倒置。

再以上文为例：既然func函数与子类是什么没有关系，那么就不应当要求存在某一特定的子类使得func函数编译通过，甚至不存在任何一种子类时，它也应当正常编译（相当于纸上谈兵）。

总结

类图：

2021.2.9 转载请标明出处