C++中的抽象工厂模式

[抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）](#抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）)

实际应用

跨平台GUI工厂

数据库访问抽象工厂

跨平台文件系统工厂

总结

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。抽象工厂模式通过定义多个创建方法，每个方法返回一种抽象产品类型的实例，来实现产品族的创建。

实际应用

当一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时。
当一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时。
当需要提供一个产品类库，而只想显示它们的接口而不是实现时。

跨平台GUI工厂

在跨平台应用程序中，不同平台（例如：Windows、Mac、Linux）有不同的GUI组件。

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#include <iostream>
#include <memory>

// 抽象产品：按钮
class Button {
public:
    virtual void paint() = 0;
    virtual ~Button() = default;
};

// 具体产品：Windows按钮
class WindowsButton : public Button {
public:
    void paint() override {
        std::cout << "Painting Windows Button" << std::endl;
    }
};

// 具体产品：Mac按钮
class MacButton : public Button {
public:
    void paint() override {
        std::cout << "Painting Mac Button" << std::endl;
    }
};

// 抽象产品：文本框
class TextBox {
public:
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~TextBox() = default;
};

// 具体产品：Windows文本框
class WindowsTextBox : public TextBox {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing Windows TextBox" << std::endl;
    }
};

// 具体产品：Mac文本框
class MacTextBox : public TextBox {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing Mac TextBox" << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂
class GUIFactory {
public:
    virtual std::unique_ptr<Button> createButton() = 0;
    virtual std::unique_ptr<TextBox> createTextBox() = 0;
    virtual ~GUIFactory() = default;
};

// 具体工厂：Windows GUI工厂
class WindowsFactory : public GUIFactory {
public:
    std::unique_ptr<Button> createButton() override {
        return std::make_unique<WindowsButton>();
    }

    std::unique_ptr<TextBox> createTextBox() override {
        return std::make_unique<WindowsTextBox>();
    }
};

// 具体工厂：Mac GUI工厂
class MacFactory : public GUIFactory {
public:
    std::unique_ptr<Button> createButton() override {
        return std::make_unique<MacButton>();
    }

    std::unique_ptr<TextBox> createTextBox() override {
        return std::make_unique<MacTextBox>();
    }
};

void clientCode(GUIFactory& factory) {
    auto button = factory.createButton();
    auto textBox = factory.createTextBox();

    button->paint();
    textBox->draw();
}

int main() {
    std::unique_ptr<GUIFactory> factory = std::make_unique<WindowsFactory>();
    clientCode(*factory);

    factory = std::make_unique<MacFactory>();
    clientCode(*factory);

    return 0;
}

数据库访问抽象工厂

在企业应用中，不同的数据库（例如：MySQL、PostgreSQL、SQLite）需要由特定的工厂来创建相应的连接和命令对象。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <memory>

// 抽象产品：数据库连接
class DBConnection {
public:
    virtual void connect() = 0;
    virtual ~DBConnection() = default;
};

// 具体产品：MySQL连接
class MySQLConnection : public DBConnection {
public:
    void connect() override {
        std::cout << "Connecting to MySQL Database" << std::endl;
    }
};

// 具体产品：PostgreSQL连接
class PostgreSQLConnection : public DBConnection {
public:
    void connect() override {
        std::cout << "Connecting to PostgreSQL Database" << std::endl;
    }
};

// 抽象产品：数据库命令
class DBCommand {
public:
    virtual void execute() = 0;
    virtual ~DBCommand() = default;
};

// 具体产品：MySQL命令
class MySQLCommand : public DBCommand {
public:
    void execute() override {
        std::cout << "Executing MySQL Command" << std::endl;
    }
};

// 具体产品：PostgreSQL命令
class PostgreSQLCommand : public DBCommand {
public:
    void execute() override {
        std::cout << "Executing PostgreSQL Command" << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂
class DBFactory {
public:
    virtual std::unique_ptr<DBConnection> createConnection() = 0;
    virtual std::unique_ptr<DBCommand> createCommand() = 0;
    virtual ~DBFactory() = default;
};

// 具体工厂：MySQL工厂
class MySQLFactory : public DBFactory {
public:
    std::unique_ptr<DBConnection> createConnection() override {
        return std::make_unique<MySQLConnection>();
    }

    std::unique_ptr<DBCommand> createCommand() override {
        return std::make_unique<MySQLCommand>();
    }
};

// 具体工厂：PostgreSQL工厂
class PostgreSQLFactory : public DBFactory {
public:
    std::unique_ptr<DBConnection> createConnection() override {
        return std::make_unique<PostgreSQLConnection>();
    }

    std::unique_ptr<DBCommand> createCommand() override {
        return std::make_unique<PostgreSQLCommand>();
    }
};

void clientCode(DBFactory& factory) {
    auto connection = factory.createConnection();
    auto command = factory.createCommand();

    connection->connect();
    command->execute();
}

int main() {
    std::unique_ptr<DBFactory> factory = std::make_unique<MySQLFactory>();
    clientCode(*factory);

    factory = std::make_unique<PostgreSQLFactory>();
    clientCode(*factory);

    return 0;
}

跨平台文件系统工厂

在跨平台文件系统应用程序中，不同平台（例如：Windows、Linux、Mac）有不同的文件系统操作。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <memory>

// 抽象产品：文件
class File {
public:
    virtual void open() = 0;
    virtual ~File() = default;
};

// 具体产品：Windows文件
class WindowsFile : public File {
public:
    void open() override {
        std::cout << "Opening Windows File" << std::endl;
    }
};

// 具体产品：Linux文件
class LinuxFile : public File {
public:
    void open() override {
        std::cout << "Opening Linux File" << std::endl;
    }
};

// 抽象产品：目录
class Directory {
public:
    virtual void list() = 0;
    virtual ~Directory() = default;
};

// 具体产品：Windows目录
class WindowsDirectory : public Directory {
public:
    void list() override {
        std::cout << "Listing Windows Directory" << std::endl;
    }
};

// 具体产品：Linux目录
class LinuxDirectory : public Directory {
public:
    void list() override {
        std::cout << "Listing Linux Directory" << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂
class FileSystemFactory {
public:
    virtual std::unique_ptr<File> createFile() = 0;
    virtual std::unique_ptr<Directory> createDirectory() = 0;
    virtual ~FileSystemFactory() = default;
};

// 具体工厂：Windows文件系统工厂
class WindowsFileSystemFactory : public FileSystemFactory {
public:
    std::unique_ptr<File> createFile() override {
        return std::make_unique<WindowsFile>();
    }

    std::unique_ptr<Directory> createDirectory() override {
        return std::make_unique<WindowsDirectory>();
    }
};

// 具体工厂：Linux文件系统工厂
class LinuxFileSystemFactory : public FileSystemFactory {
public:
    std::unique_ptr<File> createFile() override {
        return std::make_unique<LinuxFile>();
    }

    std::unique_ptr<Directory> createDirectory() override {
        return std::make_unique<LinuxDirectory>();
    }
};

void clientCode(FileSystemFactory& factory) {
    auto file = factory.createFile();
    auto directory = factory.createDirectory();

    file->open();
    directory->list();
}

int main() {
    std::unique_ptr<FileSystemFactory> factory = std::make_unique<WindowsFileSystemFactory>();
    clientCode(*factory);

    factory = std::make_unique<LinuxFileSystemFactory>();
    clientCode(*factory);

    return 0;
}

总结

抽象工厂模式提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。这个模式有助于提高系统的可扩展性和灵活性，使得系统能够在不同环境下使用不同的实现。