创造型模式3——工厂模式

前言

简单工厂模式虽然简单，但存在一个很严重的问题。当系统中需要引入新产品时，由于静态工厂方法通过所传入参数的不同来创建不同的产品，这必定要修改工厂类的源代码，将违背“开闭原则”，如何实现增加新产品而不影响已有代码？工厂方法模式应运而生，下面将介绍第二种工厂模式——工厂方法模式。

背景

日志记录器的设计

Sunny软件公司欲开发一个系统运行日志记录器(Logger)，该记录器可以通过多种途径保存系统的运行日志，如通过文件记录或数据库记录，用户可以通过修改配置文件灵活地更换日志记录方式。在设计各类日志记录器时，Sunny公司的开发人员发现需要对日志记录器进行一些初始化工作，初始化参数的设置过程较为复杂，而且某些参数的设置有严格的先后次序，否则可能会发生记录失败。如何封装记录器的初始化过程并保证多种记录器切换的灵活性是Sunny公司开发人员面临的一个难题。

两个设计要点：

1. 需要封装日志记录器的初始化过程，这些初始化工作较为复杂，例如需要初始化其他相关的类，还有可能需要读取配置文件（例如连接数据库或创建文件），导致代码较长，如果将它们都写在构造函数中，会导致构造函数庞大，不利于代码的修改和维护；
2. 用户可能需要更换日志记录方式，在客户端代码中需要提供一种灵活的方式来选择日志记录器，尽量在不修改源代码的基础上更换或者增加日志记录方式。

以下是使用简单工厂模式设计的日志记录器

工厂模式

定义

工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。

在工厂模式中包含以下几个角色：

1. Product（抽象产品）：它是定义产品的接口，是工厂模式所创建对象的超类型，也是产品对象的公共父类
2. ConcreateProduct（具体产品）：它实现了抽象产品的接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间以一一对应。
3. Factory（抽象工厂）：在抽象工厂类中，声明了工厂方法，用于返回一个产品，抽象工厂是工厂方法的核心，所有创建独享的工厂类都必须实现该接口。
4. ConcreateFactory（具体工厂）：它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

与简单工厂模式相比，工厂方法模式最重要的区别是引入了抽象工厂角色，抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体类，其典型代码如下所示：

//日志记录器接口
struct Logger
{
    virtual void writelog() = 0;
};

//数据库日志记录器：具体产品
class DatabaseLogger:public Logger
{
public:
    void writelog()
    {
        cout<<"数据库日志记录。"<<endl;
    }
};

//文件日志记录器：具体产品
class FileLogger:public Logger
{
public:
    void writelog()
    {
        cout<<"文件日志记录。"<<endl;
    }
};

//日志记录器工厂接口：抽象工厂
struct LoggerFactory
{
    virtual Logger* createLogger() = 0;
};

//数据库日志记录器工厂类：具体工厂
class DatabaseLoggerFactory:public LoggerFactory
{
public:
    Logger* createLogger()
    {
        //连接数据库代码省略
        //创建数据库日志记录对象
        Logger* logger = new DatabaseLogger();
        //初始化数据库日志记录器，代码省略
        return logger;
    }
};

//文件日志记录器工厂类：具体工厂
class FileLoggerFactory:public LoggerFactory
{
public:
    Logger* createLogger()
    {
        //连接数据库代码省略
        //创建数据库日志记录对象
        Logger* logger = new FileLogger();
        //初始化数据库日志记录器，代码省略
        return logger;
    }
};

int main()
{
    LoggerFactory* factory = new FileLoggerFactory();
    Logger* logger = factory->createLogger();
    logger->writelog();

    factory = new DatabaseLoggerFactory();
    logger = factory->createLogger();
    logger->writelog();
}

虽然实现了上述的工厂模式，但是其中的对象资源好像并没有得到很好的管理，于是我们利用之前智能指针进行管理。得到了下面的版本：

struct Logger
{
    virtual void writelog() = 0;
    //抽象类虽然不可以实例化对象，但可以作为无名隐藏基对象存在于子类中
    Logger(){cout<<"日志记录器接口"<<endl;}
    ~Logger(){cout<<"~Logger"<<endl;}
};

//数据库日志记录器：具体产品
class DatabaseLogger:public Logger
{
public:
    DatabaseLogger(){cout<<"DatabaseLogger"<<endl;}
    ~DatabaseLogger(){cout<<"~DatabaseLogger"<<endl;}
    void writelog()
    {
        cout<<"数据库日志记录。"<<endl;
    }
};

//文件日志记录器：具体产品
class FileLogger:public Logger
{
public:
    FileLogger(){cout<<"FileLogger"<<endl;}
    ~FileLogger(){cout<<"~FileLogger"<<endl;}
    void writelog()
    {
        cout<<"文件日志记录。"<<endl;
    }
};

//日志记录器工厂接口：抽象工厂
struct LoggerFactory
{
    virtual my_unique_ptr<Logger> createLogger() = 0;
};

//数据库日志记录器工厂类：具体工厂
class DatabaseLoggerFactory:public LoggerFactory
{
public:
    DatabaseLoggerFactory(){cout<<"DatabaseLoggerFactory"<<endl;}
    ~DatabaseLoggerFactory(){cout<<"~DatabaseLoggerFactory"<<endl;}
    my_unique_ptr<Logger> createLogger()
    {
        //连接数据库代码省略
        //创建数据库日志记录对象
        //Logger* logger = new DatabaseLogger();
        //初始化数据库日志记录器，代码省略
        return my_unique_ptr<Logger> (new DatabaseLogger());
    }
};

//文件日志记录器工厂类：具体工厂
class FileLoggerFactory:public LoggerFactory
{
public:
    FileLoggerFactory(){cout<<"FileLoggerFactory"<<endl;}
    ~FileLoggerFactory(){cout<<"~FileLoggerFactory"<<endl;}
    my_unique_ptr<Logger> createLogger()
    {
        //连接数据库代码省略
        //创建数据库日志记录对象
        //Logger* logger = new FileLogger();
        //初始化数据库日志记录器，代码省略
        return my_unique_ptr<Logger> (new FileLogger());
    }
};

int main()
{
   my_unique_ptr<LoggerFactory> factory (new FileLoggerFactory());
   my_unique_ptr<Logger> logger = factory->createLogger();
   logger->writelog();

   factory.reset(new DatabaseLoggerFactory());
   logger = factory->createLogger();
   logger->writelog();
}