设计模式-工厂模式

工厂模式简介

工厂模式（Factory Pattern） 是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的接口，而不是通过使用 new 关键字直接实例化对象。工厂模式将对象的创建过程封装起来，使代码更灵活且易于扩展。工厂模式可以分为以下几种类型：

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）：并不属于 GoF（四人帮）设计模式中的一种，但也是一种常用的模式。简单工厂通过一个工厂类来决定实例化哪一个具体类，通常是通过传递参数来决定。
工厂方法模式（Factory Method Pattern）：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪个类。工厂方法使得类的实例化延迟到子类。
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：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。

下面我们主要讨论 工厂方法模式，并提供相关代码示例。

工厂方法模式

工厂方法模式 是一种设计模式，它定义了一个创建对象的接口，但允许子类决定实例化哪个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类，这样代码的扩展性和灵活性就得到了提高。

关键点：

抽象产品类（Product）：定义了工厂方法所创建的对象的接口。
具体产品类（ConcreteProduct）：实现了抽象产品接口的具体类。
抽象工厂类（Creator）：声明了返回对象的工厂方法。
具体工厂类（ConcreteCreator）：实现了工厂方法，返回具体产品实例。

工厂方法模式的示例代码

假设我们需要创建一个关于不同类型日志记录器的系统，日志记录器可能是文件日志记录器、数据库日志记录器等。我们使用工厂方法模式来设计这个系统。

代码示例

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <memory>

// 抽象产品类：日志记录器接口
class Logger {
public:
    virtual void log(const std::string& message) = 0;
    virtual ~Logger() {}
};

// 具体产品类：文件日志记录器
class FileLogger : public Logger {
public:
    void log(const std::string& message) override {
        std::cout << "Logging to a file: " << message << std::endl;
    }
};

// 具体产品类：数据库日志记录器
class DatabaseLogger : public Logger {
public:
    void log(const std::string& message) override {
        std::cout << "Logging to a database: " << message << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂类：日志记录器工厂接口
class LoggerFactory {
public:
    virtual std::unique_ptr<Logger> createLogger() = 0;
    virtual ~LoggerFactory() {}
};

// 具体工厂类：文件日志记录器工厂
class FileLoggerFactory : public LoggerFactory {
public:
    std::unique_ptr<Logger> createLogger() override {
        return std::make_unique<FileLogger>();
    }
};

// 具体工厂类：数据库日志记录器工厂
class DatabaseLoggerFactory : public LoggerFactory {
public:
    std::unique_ptr<Logger> createLogger() override {
        return std::make_unique<DatabaseLogger>();
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    // 创建一个文件日志记录器工厂
    std::unique_ptr<LoggerFactory> fileLoggerFactory = std::make_unique<FileLoggerFactory>();
    // 通过工厂创建日志记录器
    std::unique_ptr<Logger> logger = fileLoggerFactory->createLogger();
    // 使用日志记录器记录信息
    logger->log("File log message");

    // 创建一个数据库日志记录器工厂
    std::unique_ptr<LoggerFactory> dbLoggerFactory = std::make_unique<DatabaseLoggerFactory>();
    // 通过工厂创建日志记录器
    logger = dbLoggerFactory->createLogger();
    // 使用日志记录器记录信息
    logger->log("Database log message");

    return 0;
}

代码分析

Logger：抽象产品类，定义了日志记录器的接口。
FileLogger 和 DatabaseLogger ：具体产品类，实现了 Logger 接口的具体日志记录器。
LoggerFactory：抽象工厂类，声明了创建日志记录器的工厂方法。
FileLoggerFactory 和 DatabaseLoggerFactory：具体工厂类，实现了创建具体日志记录器的工厂方法。

优点：

可扩展性好：在新增日志记录器时，只需要添加新的具体产品类和对应的具体工厂类，而不需要修改已有代码，符合开闭原则。
封装性好：工厂方法将对象的创建过程封装在工厂类中，客户端不需要关心具体产品的创建过程。

适用场景：

当一个类不知道它需要创建的对象的具体类型时。
当一个类希望由其子类来指定它所创建的对象时。
当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并希望将哪一个子类是委托类的职责局部化时。

工厂模式通过将对象的创建过程封装在工厂类中，使代码更易于扩展和维护，是设计模式中非常重要的一种。