工厂方法模式 (Factory Method Pattern)

工厂方法模式 (Factory Method Pattern) 是一种创建型设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法模式让类的实例化推迟到子类。

一、基础

1. 意图

• 定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。
• 工厂方法模式让类的实例化推迟到子类。

2. 适用场景

• 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
• 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
• 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

3. 结构

• 抽象产品（Product）：定义了产品的接口，是所有具体产品类的父类。​
• 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品接口，是具体被创建的对象。​
• 抽象工厂（Creator）：声明了工厂方法，该方法返回一个抽象产品类型的对象。抽象工厂可以有一些具体的方法，用于处理与创建对象相关的通用逻辑。​
• 具体工厂（ConcreteCreator）：实现了抽象工厂中的工厂方法，负责创建具体的产品对象。​

二、进阶

1. 工厂方法模式的优点

• 让代码独立于特定类，从而更容易扩展和维护。
• 将对象的创建和使用分离，从而提高代码的灵活性。
• 提供一种创建对象的标准方式，从而提高代码的可读性和可维护性。

2. 工厂方法模式的缺点

• 可能会导致类的数量增加，从而增加代码的复杂性。
• 可能会降低代码的性能，因为每次创建对象时都需要调用工厂方法。

3. 工厂方法模式的应用

• 广泛应用于各种框架和库中，例如 Spring 框架、Hibernate 框架等。
• 可以用于开发各种应用程序，例如游戏、图形用户界面等。

三、关键点

 1. 工厂方法模式的实现

• 可以通过接口或抽象类来实现。
• 可以通过静态方法或实例方法来实现。

 2. 工厂方法模式的扩展

• 可以与其他设计模式结合使用，例如单例模式、原型模式等。
• 可以扩展为抽象工厂模式，从而支持创建一系列相关或依赖的对象。

四、易错点

 1. 工厂方法模式的滥用

• 工厂方法模式不应该被滥用，只有在需要将对象的创建和使用分离时才应该使用工厂方法模式。

 2. 性能问题

• 工厂方法模式可能会降低代码的性能，因为每次创建对象时都需要调用工厂方法。

五、核心代码

1. 工厂方法模式的简单实现

// Product
class Product {
public:
    virtual void use() = 0;
};

// ConcreteProductA
class ConcreteProductA : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductA" << std::endl;
    }
};

// ConcreteProductB
class ConcreteProductB : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductB" << std::endl;
    }
};

// Creator
class Creator {
public:
    virtual Product* createProduct() = 0;
};

// ConcreteCreatorA
class ConcreteCreatorA : public Creator {
public:
    Product* createProduct() override {
        return new ConcreteProductA();
    }
};

// ConcreteCreatorB
class ConcreteCreatorB : public Creator {
public:
    Product* createProduct() override {
        return new ConcreteProductB();
    }
};

// Client
int main() {
    Creator* creator = new ConcreteCreatorA();
    Product* product = creator->createProduct();
    product->use();

    delete creator;
    delete product;

    return 0;
}

5.2 工厂方法模式的扩展实现

// Product
class Product {
public:
    virtual void use() = 0;
};

// ConcreteProductA
class ConcreteProductA : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductA" << std::endl;
    }
};

// ConcreteProductB
class ConcreteProductB : public Product {
public:
    void use() override {
        std::cout << "Using ConcreteProductB" << std::endl;
    }
};

// Creator
class Creator {
public:
    virtual Product* createProduct() = 0;
};

// ConcreteCreatorA
class ConcreteCreatorA : public Creator {
public:
    Product* createProduct() override {
        return new ConcreteProductA();
    }
};

// ConcreteCreatorB
class ConcreteCreatorB : public Creator {
public:
    Product* createProduct() override {
        return new ConcreteProductB();
    }
};

// Client
int main() {
    Creator* creator = new ConcreteCreatorA();
    Product* product = creator->createProduct();
    product->use();

    delete creator;
    delete product;

    creator = new ConcreteCreatorB();
    product = creator->createProduct();
    product->use();

    delete creator;
    delete product;

    return 0;
}

六、总结

工厂方法模式是一种强大的创建型设计模式，它将对象的创建逻辑封装在工厂类中，使得代码更加灵活和易于维护。通过合理运用工厂方法模式，可以有效提高软件系统的可扩展性和可维护性，降低代码的耦合度。