一文吃透设计模式之各种工厂模式

本文已参与「新人创作礼活动」，一起开启掘金创作之路。

这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。 在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

喜欢运动的蓝孩子都会买各种各样的鞋，比如Nike, Adidas, LiNing......如果是你是鞋厂老板，你会怎样生产？

A老板

鞋厂可以指定生产耐克、阿迪达斯和李宁牌子的鞋子。哪个鞋炒的火爆，老板就生产哪个，看形势生产，属于典型的简单工厂模式。

简单工厂模式的结构组成：

1. 工厂类(ShoesFactory)：工厂模式的核心类，会定义一个用于创建指定的具体实例对象的接口。
2. 抽象产品类(Shoes)：是具体产品类的继承的父类或实现的接口。
3. 具体产品类(NiKeShoes\AdidasShoes\LiNingShoes)：工厂类所创建的对象就是此具体产品实例。

简单工厂模式的特点：

• 工厂类封装了创建具体产品对象的函数。

简单工厂模式的缺陷：

• 扩展性非常差，新增产品的时候，需要去修改工厂类。

这种模式就是小作坊，如果你要生产安踏鞋，鞋厂就要大改。

B老板

为了大量生产每种类型的鞋子，则要针对不同品牌的鞋子开设独立的生产线，那么每个生产线就只能生产同类型品牌的鞋。

工厂方法模式的结构组成：

1. 抽象工厂类厂（ShoesFactory）：工厂方法模式的核心类，提供创建具体产品的接口，由具体工厂类实现。
2. 具体工厂类（NiKeProducer\AdidasProducer\LiNingProducer）：继承于抽象工厂，实现创建对应具体产品对象的方式。
3. 抽象产品类（Shoes）：它是具体产品继承的父类（基类）。
4. 具体产品类（NiKeShoes\AdidasShoes\LiNingShoes）：具体工厂所创建的对象，就是此类。

工厂方法模式的特点：

• 工厂方法模式抽象出了工厂类，提供创建具体产品的接口，交由子类去实现。
• 工厂方法模式的应用并不只是为了封装具体产品对象的创建，而是要把具体产品对象的创建放到具体工厂类实现。

工厂方法模式的缺陷：

• 每新增一个产品，就需要增加一个对应的产品的具体工厂类。相比简单工厂模式而言，工厂方法模式需要更多的类定义。
• 一条生产线只能一个产品。

工厂方法模式的代码：

• ShoesFactory抽象工厂类，提供了创建具体鞋子产品的纯虚函数。
• NiKeProducer、AdidasProducer、LiNingProducer具体工厂类，继承持续工厂类，实现对应具体鞋子产品对象的创建。

这是目前国内工厂普遍采用的模式，换批产品，这条产线也就废了。

C老板

鞋厂为了扩大了业务，不仅只生产鞋子，把运动品牌的衣服也一起生产了。

抽象工厂模式的结构组成（和工厂方法模式一样）：

1. 抽象工厂类厂（ShoesFactory）：工厂方法模式的核心类，提供创建具体产品的接口，由具体工厂类实现。
2. 具体工厂类（NiKeProducer）：继承于抽象工厂，实现创建对应具体产品对象的方式。
3. 抽象产品类（Shoes\Clothe）：它是具体产品继承的父类（基类）。
4. 具体产品类（NiKeShoes\NiKeClothe）：具体工厂所创建的对象，就是此类。

抽象工厂模式的特点：

• 提供一个接口，可以创建多个产品族中的产品对象。如创建耐克工厂，则可以创建耐克鞋子产品、衣服产品、裤子产品等。

抽象工厂模式的缺陷：

• 同工厂方法模式一样，新增产品时，都需要增加一个对应的产品的具体工厂类。

这其实和B老板的生产模式没有本质区别，不过可能分了区域进行生产。

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以上三种工厂模式，在新增产品时，都存在一定的缺陷。

• 简单工厂模式，，需要去修改工厂类，这违背了开闭法则。
• 工厂方式模式和抽象工厂模式，都需要增加一个对应的产品的具体工厂类，这就会增大了代码的编写量。

那么有什么好的方法，在新增产品时，即不用修改工厂类，也不用新增具体的工厂类？

笔者在实际项目中看到一个封装性非常强的工厂类，在扩展新产品时，不需要修改工厂类，也不需要新增具体的工厂类。

聪明老板

针对工厂方法模式封装成模板工厂类，那么这样在新增产品时，是不需要新增具体的工厂类，减少了代码的编写量。

但这会引入一个问题：前面的模板工厂虽然在新增产品的时候，不需要新增具体的工厂类，但是缺少一个可以统一随时随地获取指定的产品对象的类。

还有改进的空间，我们可以把产品注册的对象用std::map的方式保存，通过key-valve的方式可以轻松简单的获取对应的产品对象实例。

实现大致思路：

• 把产品注册的功能封装成产品注册模板类。注册的产品对象保存在工厂模板类的std::map，便于产品对象的获取。
• 把获取产品对象的功能封装成工厂模板类。为了能随时随地获取指定产品对象，则把工厂设计成单例模式。

总结

将工厂方法模式改良成模板工厂，虽然可以解决产品新增时，不需要新增具体工厂类，但是缺少一个可以随时随地获取产品对象的方式，说明还有改进的空间。

将模板工厂改良成产品注册模板类+单例工厂模板类，产品注册模板类用于注册不同类型的产品，单例工厂模板类用于获取指定已注册的产品对象。这种方式，可以把工厂模式中产品的注册和获取的主要功能很好的抽象成两个类，并且使用单例模式使得工厂类可以随时随地获取已注册的产品对象。

所以产品注册模板类+单例工厂模板类的工厂模式，达到了开闭法则，并且扩展性高和封装度高。

文中代码均可在Github上Clone，欢迎star哦！^_^