C++设计模式：工厂方法模式（六）

1、定义与动机

• 对象创建模式：通过对象创建模式绕开new，来避免对象（new）过程中所导致的紧耦合（依赖具体类），从而支持对象创建的稳定。它是接口抽象之后的第一步工作。
  • Factory Method
  • Abstract Factory
  • Prototype
  • Builder
• 工厂模式定义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟（目的：解耦，手段：虚函数）到子类。
• 动机 ：
  • 在软件系统中，经常面临着创建对象的工作；由于需求的变化，需要创建的对象的具体类型经常变化。
  • 如何应对这种变化？如何绕过常规的对象创建方法（new），提供一种"封装机制"来避免客户程序和这种"具体对象创建工作"的紧耦合带来的问题？

2、案例分析

MainForm类绑定一个Button按钮触发一个文件分割的事件。

2.1、普通设计方式

class FileSplitter{
    void split(){
        // ...
    }
};

class MainForm: public Form{

    void button_event(){
        FileSplitter *fileSplitter = new FileSplitter();
        fileSplitter->split();
    }
};

• 这种代码存在一定的问题，fileSplitter这个对象是具体的实现 不是一个抽象；假如需要根据分割文件的类型派生出各种音频、文本、二进制文件等等的分割，这里的代码很明显无法应对"变化"，违背开闭原则。

• 其实违背开闭原则可以从一个很简单的方式去处理：策略模式，这个需求其实就可以很好的使用策略模式去解决

2.2、策略模式

• 通过多态的形式来解决这一需求：MainForm里面组合一个ISplitter抽象接口，在使用是动态的传入一个对象，此时就有了运行时的多态！

class ISplitter{
    virtual void split() = 0;
    virtual ~ISplitter(){}
};

class FileSplitter: ISplitter{
    virtual void split() override{
        // ...
    }
};

class VideoSplitter: ISplitter{
    virtual void split() override{
        // ...
    }
};

class MainForm: public Form{
private:
    ISplitter *splitter;
public:
    MainForm(ISplitter *iSplitter): splitter(iSplitter){

    }
    void button_event(){

        splitter.split();
    }
};

void process()
{
    MainForm mainForm(new FileSplitter());
    MainForm mainForm(new VideoSplitter());
}

3、工厂方法

• 工厂方法模式是本节设计模式的核心，但是我觉得这个案例举例并不好，因为可以使用策略模式优化掉

• 但是仔细一想，策略模式和工厂方法关注点并不一样。

3.1、优化代码（一）

• 首先先把策略模式放在一边，把代码恢复到下面这个样子，这一份代码较比最开始的代码还是有一定的优化的，只是还是不够抽象！
• 我们来分析下面这个代码存在的弊端问题：
  • 这一份代码核心点： ISplitter *splitter = new VideoSplitter();就是这个new语句
  • new对象这条语句，左半边已经优化好了是一个抽象，右半边是一个具体的实现，因此还是一个具体的实现，**右半边不够抽象！**这样就会导致是一个紧耦合的关系
  • 右半边不够抽象的原因：是因为是具体的new某个实现对象，也无法应对需求。就像一只猫，你没有缩小它的活动范围，使得它充斥在任何一个角落

class ISplitter{
    virtual void split() = 0;
    virtual ~ISplitter(){}
};

class FileSplitter: ISplitter{
    virtual void split() override{
        // ...
    }

};

class VideoSplitter: ISplitter{
    virtual void split() override{
        // ...
    }

};

class MainForm: public Form{
public:
    MainForm(ISplitter *iSplitter): splitter(iSplitter){

    }
    void button_event(){
        ISplitter *splitter = new VideoSplitter();
//        ISplitter *splitter = new FileSplitter();
        splitter.split(..., ...);
    }
};

void process()
{
    MainForm mainForm(new FileSplitter());
    MainForm mainForm(new VideoSplitter());
}

3.2、工厂方法（二）

• 工厂方法提倡的核心点是：在实现代码中不提倡使用new来具体指定某一个对象，而是将new这一过程向外传

• 向外传的好处：使得这个实现变得抽象（赋值号右边）

• 因此可以抽象出一个SplitterFactory接口，主要负责创建对象，具体的实现交给实现子类XXXSplitterFactory。

  • 第一个问题：为什么不把创建对象方法写在ISplitter接口中？因为要满足单一职责原则，强行写过去不单一

  • 第二个问题：是否满足开闭原则？满足，因为新加一个其他文件类型的分割类，只需要加XXXSplitter和XXXSplitterFactory。

  • 第三个问题：赋值号右边是具体的实现（不够抽象）吗？是一个抽象，完美解耦，只有运行时才知道具体的类型。

class ISplitter{
    virtual void split() = 0;
    virtual ~ISplitter(){}
};

class SplitterFactory{
public:
    virtual ISplitter *CreateSplitter()=0;
    virtual ~SplitterFactory(){

    }
};

class FileSplitter: public ISplitter{
    virtual void split() override{
        // ...
    }
};

class VideoSplitter: ISplitter{
    virtual void split() override{
        // ...
    }
};


class FileSplitterFactory: public FileSplitter{
public:
    virtual ISplitter *CreateSplitter(){
        return new FileSplitter();
    }
};

class VideoSplitterFactory: public VideoSplitter{
public:
    virtual ISplitter *CreateSplitter(){
        return new VideoSplitter();
    }
};

class MainForm: public Form{
private:
    SplitterFactory *splitterFactory;
public:
    MainForm(SplitterFactory *_splitterFactory): splitterFactory(_splitterFactory){

    }
    void button_event(){
        ISplitter *splitter = splitterFactory->CreateSplitter();
        splitter.split();
    }
};

void process()
{
    MainForm mainForm(new FileSplitterFactory());
    MainForm mainForm(new VideoSplitterFactory());
}

4、总结

4.1 工厂方法总结

• Factory Method模式用于隔离类对象的使用者和具体类型之间的耦合关系。面对一个经常变化的具体类型，紧耦合关系（new）会导致软件的脆弱
• Factory Method模式通过面向对象的手法，将索要创建的具体对象工作延迟到子类，从而实现一种扩展（而非更改）的策略，较好地解决了这种紧耦合的关系。
• Factory Method模式解决"单个对象"的需求变化，缺点在于要求创建方法、参数相同。

4.2、工厂模式与策略模式对比

	工厂模式	策略模式
用途	工厂模式是创建型模式，它的作用是创建对象	策略模式是行为模式，它的作用是让一个对象在许多行为中选择一种行为
关注点	关注对象创建	关注行为的封装
解决问题	它接受指令，创建出符合要求的实例；它主要解决的是资源的统一分发，将对象的创建完全独立出来，让对象的创建和具体的使用客户无关。主要应用在多数据库选择，类库文件加载等。	为了解决的是策略的切换与扩展，更简洁的说是定义策略族，分别封装起来，让他们之间可以相互替换，策略模式让策略的变化独立于使用策略的客户。
透明度	黑盒子	白盒子