C++ 工厂模式 - 技术栈

工厂模式选择场景指南

👋 前言

工厂模式是最常用的创建型设计模式之一，它提供了一种创建对象的最佳方式。工厂模式主要包括三种形式：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

本指南将通过思维导图和详细说明，帮助您理解各种工厂模式的适用场景，为您的项目选择合适的实现方式。

🧠 工厂模式选择决策树

📊 三种工厂模式对比

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| 工厂模式 | 核心思想 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
| 简单工厂模式 | 静态方法根据参数创建产品 | 实现简单，易于理解 | 违反开闭原则，添加新产品需要修改工厂代码 | 产品类型较少且固定的场景 |
| 工厂方法模式 | 定义工厂接口，具体工厂创建产品 | 遵循开闭原则，易于扩展，解耦程度高 | 增加了类的数量，实现复杂度较高 | 产品类型较多且需要频繁扩展的场景 |
| 抽象工厂模式 | 创建相关产品族 | 保证产品兼容性，封装性好 | 扩展新的产品类型困难，需要修改抽象工厂接口 | 需要创建一系列相关产品的场景 |

🎯 详细适用场景

简单工厂模式

适用场景：

产品类型较少，且固定不变

不需要频繁扩展新的产品类型

希望隐藏产品创建的具体细节

项目规模较小，对设计模式要求不高

典型应用：

日志记录器：根据配置创建不同类型的日志记录器（文件日志、控制台日志）

数据库连接：根据参数创建不同数据库的连接（MySQL、SQLite）

图形库：根据参数创建不同形状（圆形、矩形）

代码示例：

复制代码

// 简单工厂：根据类型参数创建产品 Product* product = SimpleFactory::createProduct("A");

工厂方法模式

适用场景：

产品类型较多，且需要频繁扩展新的产品类型

希望遵循开闭原则，对修改关闭，对扩展开放

系统需要较高的灵活性和可扩展性

产品创建过程复杂，需要封装创建逻辑

典型应用：

框架设计：如Spring框架的BeanFactory

插件系统：允许第三方开发者扩展新功能

游戏开发：创建不同类型的游戏角色

文档生成器：创建不同格式的文档（PDF、Word、HTML）

代码示例：

复制代码

// 工厂方法：通过具体工厂创建产品 Creator* creator = new ConcreteCreatorA();  creator->someOperation(); // 内部调用factoryMethod()创建产品

抽象工厂模式

适用场景：

需要创建一系列相关或相互依赖的产品

系统需要保证产品之间的兼容性

系统独立于产品的创建、组合和表示

产品族可能需要扩展新的产品类型

典型应用：

UI框架：创建不同平台的UI组件（Windows、Mac、Linux）

主题系统：创建配套的按钮、文本框、菜单等组件

数据库访问层：创建数据库连接和命令对象

游戏引擎：创建不同风格的游戏资源（角色、场景、道具）

代码示例：

复制代码

// 抽象工厂：创建相关产品族 GUIFactory* factory = new WindowsFactory(); Button* button = factory->createButton(); TextBox* textBox = factory->createTextBox();

💡 最佳实践建议

优先考虑工厂方法模式：

遵循开闭原则，易于扩展

解耦程度高，代码结构清晰

适合大多数中等规模的项目

简单场景使用简单工厂模式：

实现简单，学习成本低

适合产品类型较少的场景

可以快速实现需求

复杂产品族使用抽象工厂模式：

保证产品之间的兼容性

封装性好，客户端代码简洁

适合需要创建一系列相关产品的场景

避免过度设计：

根据实际需求选择合适的工厂模式

不要为了使用设计模式而使用设计模式

简单场景可以直接实例化对象

考虑代码维护性：

选择团队成员熟悉的实现方式

保持代码风格一致性

适当添加注释和文档

📝 代码设计建议

抽象产品设计：

定义清晰的产品接口，包含产品的核心功能

避免在接口中添加过多具体实现细节

考虑接口的稳定性和可扩展性

工厂设计：

工厂类职责单一，只负责创建产品

工厂方法命名清晰，如createProduct()、makeObject()

考虑异常处理，如无效产品类型的处理

客户端使用：

客户端只依赖抽象工厂和抽象产品

避免直接实例化具体产品类

使用依赖注入或配置文件来选择具体工厂

🎓 学生实践建议

从简单工厂开始学习：

理解工厂模式的核心思想

掌握产品创建的封装

学习简单工厂的优缺点

逐步学习工厂方法和抽象工厂：

理解开闭原则的应用

掌握产品族的概念

比较三种工厂模式的差异

编写实际项目代码：

在小型项目中应用工厂模式

尝试扩展新的产品类型

体会不同工厂模式的实际效果

阅读开源项目代码：

查看Spring、Qt等框架中的工厂模式应用

学习优秀的工厂模式设计案例

理解大型项目中的工厂模式实践

📌 总结

选择合适的工厂模式需要考虑多个因素：

项目需求：是否需要创建多种产品，是否需要扩展

产品特性：产品类型数量，是否为相关产品族

设计原则：是否需要遵循开闭原则

团队能力：团队成员对设计模式的熟悉程度

项目规模：小型项目可以简化设计，大型项目需要更规范的设计

通过本指南的学习，相信您已经对各种工厂模式的适用场景有了清晰的理解。在实际项目中，根据具体需求选择合适的实现方式，才能发挥工厂模式的最大价值。

祝您学习愉快，编程顺利！ 🚀

CMakeLists.txt

复制代码

# CMakeLists.txt - 工厂模式项目构建配置文件# 用于配置C++项目的编译选项和构建流程# 设置CMake的最低版本要求cmake_minimum_required(VERSION 3.10)# 设置项目名称和版本号project(FactoryPattern VERSION 1.0.0)# 设置C++标准版本为C++11，支持智能指针和删除函数等特性set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)# 设置C++编译器标志，启用警告提示和标准严格模式set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -Wextra -Wpedantic")# 设置可执行文件的输出目录为当前目录下的build文件夹set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/build)# 创建可执行文件并链接源文件add_executable(factory_pattern    main.cpp    simple_factory.h    simple_factory.cpp    factory_method.h    factory_method.cpp    abstract_factory.h    abstract_factory.cpp)

获取

通过网盘分享的文件：CXX工厂模式factory_pattern

链接: https://pan.baidu.com/s/1hhgfpsiA2qqh-bb4fG9u3Q?pwd=ys19 提取码: ys19