设计模式之四：工厂模式

引言：除了使用new操作符之外，还有更多制造对象的方法。同时，实例化这个活动不应该总是公开地进行。

1.简单工厂模式

这里有一些相关的具体类，要在运行时有一些具体条件来决定究竟实例化哪个类。这样的代码（if..elseif..elseif），一旦有变化或扩展，就必须重新打开进行检查和修改。

cpp 复制代码

Pizza orderPizza(String type)
{
	Pizza* pizza;

	if (type.equals("cheese"))
	{
		pizza = new CheesePizza();
	}
	else if (type.equals("greek"))
	{
		pizza = new GreekPizza();
	}
	else if (type.equals("pepperoni"))
	{
		pizza = new PepperoniPizza();
	}

	pizza->prepare();
	pizza->bake();
	pizza->cut();
	pizza->box();
	
	return pizza;

}

我们知道其中的if..elseif..elseif代码部分会改变，因此，我们阔以将创建pizza的代码移到一个专职创建pizza的对象中去。这个新对象就叫做"工厂"，一旦有了SimplePizzaFactory，orderPizza就变成了此对象的客户。

SimplePizzaFactory可以有多个客户，并且需要修改时，只需要修改这个类即可。

（利用静态方法定义一个简单的工厂，被称为静态工厂。它不能通过继承来改变创建方法的行为）

cpp 复制代码

class SimplePizzaFactory
{
public:

	Pizza createPizza(String type)
	{
		Pizza* pizza = nullptr;

		if (type.equals("cheese"))
		{
			pizza = new CheesePizza();
		}
		else if (type.equals("greek"))
		{
			pizza = new GreekPizza();
		}
		else if (type.equals("pepperoni"))
		{
			pizza = new PepperoniPizza();
		}

		return pizza;
	}

cpp 复制代码

class PizzaStore
{
private:
	SimplePizzaFactory* factory;

public:
	PizzaStore(SimplePizzaFactory* factory)
	{
		this->factory = factory;
	}

	Pizza orderPizza(String type)
	{
        // 使用工厂对象的创建方法替换new操作符
		Pizza* pizza = factory->createPizza();

		pizza->prepare();
		pizza->bake();
		pizza->cut();
		pizza->box();
		return pizza;
	}
}

简单工厂其实并不是一种设计模式，反而像一种编程习惯。

2.工厂方法

由于Pizza店生意火爆，需要连锁模式加盟，这个时候该怎么做呢？

利用SimplePizzaFactory写出三种不同的工厂，如NYPizzaFactory。

cpp 复制代码

NYPizzaFactory* nyFactory = new NYPizzaFactory();
PizzaStore* nyStore = new PizzaStore(nyFactory);
nyStore->orderPizza("Veggie");

但你发现，加盟店虽然是用你的工厂创建Pizza，但是流程却不一样，他们不切片，或者使用其它厂商的盒子。因此，你希望支持他们的操作，把加盟店和创建Pizza捆绑在一起的同时，又保持一定的弹性（之前制作Pizza的代码绑定在PizzaStore里，大家都一样，没有弹性）。

（这里我没理解原文，开始说不切片、不用相同盒子，为了支持这个操作，除了把createPizza做成抽象方法，还应该把prepare, bake这个方法也封装成一个抽象方法才对）

因此，我们重新将createPizza方法放到PizzaStore，并将其设置为"抽象方法"，最后为每个区域创建一个PizzaStore的子类。

cpp 复制代码

class PizzaStore()
{
public:
	Pizza* orderPizza(String type)
	{
		Pizza* pizza = createPizza();

		pizza->prepare();
		pizza->bake();
		pizza->cut();
		pizza->box();
		return pizza;
	}

	Pizza* createPizza(String type) = 0;
}

现在拥有PizzaStore作为超类，NYPizzaStore等只需继承它，自行决定如何制造Pizza。同时，PizzaStore已经有一个不错的订单系统，我们希望不同加盟商都用这个系统，因此，我们把orderPizza直接在超类中实现。子类负责createPizza方法（允许子类做决定）。

由于Pizza是抽象的，orderPizza()并不知道哪些具体类参与，这就是解耦。

（原本由一个对象负责所有具体类的实例化，现在通过对PizzaStore做一些小转变，变成由一群子类负责实例化）

工厂方法模式通过让子类决定该创建的对象是什么，来达到对象创建过程封装的目的。

依赖倒置原则：要依赖抽象，不要依赖具体类（当你实例化一个类的时候，就是在依赖它的具体类）。这个原则说明了：不能让高层组件依赖底层组件，而且，不论高层或者底层组件，两者都应该依赖于抽象。

若你在orderPizza方法中写出下面这样的代码：

上面代码问题在于，它依赖每个Pizza类型，因为他在orderPizza里面，实例化了这个具体类型。虽然我们有了一个抽象Pizza，但我们在代码中创建了具体的Pizza，所有这个抽象没什么用。而使用工厂方法可以解决这个问题。

你可以注意到，底层组件竟然在依赖高层的抽象，这就是依赖倒置。

下面几个指导方针可以帮助你遵守此原则：

变量不可以持有具体类的引用（如果用new，就会持有具体类的引用，可以使用工厂来避开这样做法）
不要让类派生自具体类（如果派生自具体类，就会依赖具体类）
不要覆盖基类中已实现的方法（如果覆盖基类已实现的方法，那么你的基类就不是一个真正适合被继承的抽象，基类中已实现的方法，应该由所有子类共享）

当然，要完全遵守这些方针也不太可能，但我们应该把这些方针内化成思考的一部分。那么在设计时，就会指导何时有足够的理由违反这样的原则。

3.抽象工厂模式

现在需要建造一家原料工厂，供给各家加盟店。因为各加盟店需求不一样，因此需要有不同的工厂。

cpp 复制代码

class PizzaIngredientFactory
{
public:
	
	Dough createDough() = 0;
	Sauce createSauce() = 0;
	Cheese createCheese() = 0;
	Veggies[] createVeggies() = 0;
	Pepperoni createPepperoni() = 0;
	Clams createClam() = 0;
}

具体的工厂，如纽约工厂：

cpp 复制代码

class NYPizzaIngredientFactory : public PizzaIngredientFactory
{
public:
	Dough* createDough()
	{
		return new ThinCrustDough();
	}

	Sauce* createSauce()
	{
		return new MarinaraSauce();
	}

	Cheese* createCheese()
	{
		return new ReggianoCheese();
	}

	Veggies*[] createVeggies()
	{
		Veggies* veggies[] = { new Garlic(), new Onion() };
		return veggies;
	}

	Pepperoni createPepperoni()
	{
		return new SlicedPepperoni();
	}

	Clams createClam()
	{
		return new FreshClams();
	}
}

再来改造Pizza类：

cpp 复制代码

class Pizza
{
private:
	String* name;
	Dough* dough;
	Sauce* sauce;
	Veggies* veggies[];
	Cheese* cheese;
	Pepperoni* pepperoni;
	Clams* clam;

public:
	void prepare() = 0;

	void bake()
	{
		std::cout << "Bake for 25 mins at 350" << std::endl;
	}

	void cut()
	{
		std::cout << "Cutting pizza into slices" << std::endl;
	}

	void box()
	{
		std::cout << "Place pizza into box" << std::endl;
	}

	void setName(String name)
	{
		this->name = name;
	}
};

cpp 复制代码

// 不同区域的pizza用的工厂和种类数不一样

class CheesePizza : public Pizza
{
private:
	PizzaIngredientFactory* ingredientFactory;

public:
	CheesePizza(PizzaIngredientFactory* ingredientFactory)
	{
		this->ingredientFactory = ingredientFactory;
	}
	
	void prepare()
	{
		dough = ingredientFactory.createDough();
		sauce = ingredientFactory.createSauce();
		cheese = ingredientFactory.createCheese();
	}
};

cpp 复制代码

class NYPizzaStore : public PizzaStore
{
public:
	Pizza* createPizza(String type)
	{
		Pizza* pizza = nullptr;
		PizzaIngredientFactory ingredientFactory = new NYPizzaIngredientFactory();

		if (type.equals("cheese"))
		{
			pizza = new CheesePizza(ingredientFactory);
		}
		else if (type.equals("veggie"))
		{
			pizza = new ClamPizza(ingredientFactory);
		}
		else if ()
		{

		}
		
		return pizza;
	}
}

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

如果从上述工厂方法模式的定义可以指导，抽象工厂每个方法都是工厂方法。

（工厂方法使用继承，把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创建对象。抽象工厂使用对象组合：对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中）