9、[C++]工厂模式

浏览数：20 / 时间：2015年06月08日

回想一下, 我们之前的简单工厂模式, http://www.cnblogs.com/hanxiao-martin/p/4289502.html

简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断, 根据客户端的选择条件动态实例化相关的类, 对于客户端来说, 去除了与具体产品的依赖, 在我们的计算器程序中, 只需要把‘+‘等符号给工厂就可以生成相应的实例, 然后客户端直接做运算就好了.

但是同样的, 他还有个缺点, 就是这个工厂类本身并不容易扩展和维护, 例如现在要添加一个开方的计算, 首先从Operation继承一个开方类, 这一步没有问题, 接下来就要去给运算工厂类的方法里加‘case‘的分支条件, 这修改了原有的类, 违背了我们的"开放-封闭原则", 于是, 工厂模式就来了...

工厂模式: 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, 工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类.

#include <iostream>
using namespace std;

class Operation {
public:
    virtual double GetResult() = 0;

    double m_dNum_A = 0;
    double m_dNum_B = 0;
};

class OperationAdd : public Operation {
public:
    virtual double GetResult() {
        double dResult = m_dNum_A + m_dNum_B;
        return dResult;
    }
};

class OperationSub : public Operation {
public:
    virtual double GetResult() {
        double dResult = m_dNum_A - m_dNum_B;
        return dResult;
    }
};

class OperationMul : public Operation {
public:
    virtual double GetResult() {
        double dResult = m_dNum_A * m_dNum_B;
        return dResult;
    }
};

class OperationDiv : public Operation {
public:
    virtual double GetResult() {
        double dResult = m_dNum_A / m_dNum_B;
        return dResult;
    }
};

class IFactory {
public:
    virtual Operation* CreateOperate() = 0;
};

class AddFactory
    : public IFactory {
public:
    Operation* CreateOperate() {
        return new OperationAdd();
    }
};

class SubFactory
    : public IFactory {
public:
    Operation* CreateOperate() {
        return new OperationSub();
    }
};

class MulFactory
    : public IFactory {
public:
    Operation* CreateOperate() {
        return new OperationMul();
    }
};

class DivFactory
    : public IFactory {
public:
    Operation* CreateOperate() {
        return new OperationDiv();
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) {
    IFactory* operFactory = NULL;
    char cOp;
    cout << "请输入操作符(+ - * / . . .):" << endl;
    cin >> cOp;

    switch (cOp) {
    case ‘+‘:
        operFactory = new AddFactory();
        break;
    case ‘-‘:
        operFactory = new SubFactory();
        break;
    case ‘*‘:
        operFactory = new MulFactory();
        break;
    case ‘/‘:
        operFactory = new DivFactory();
        break;
    }
    
    if (operFactory != NULL) {
        Operation* pOper = operFactory->CreateOperate();
        cout << "请输入第一个数:" << endl;
        cin >> pOper->m_dNum_A;
        cout << "请输入第二个数:" << endl;
        cin >> pOper->m_dNum_B;

        try {
            double dResult = pOper->GetResult();
            cout << "结果是: " << dResult << endl;
        } catch (...) {
            cout << "请输入正确操作数" << endl;
        }
    }

    system("PAUSE");
    return 0;
}

这是我用C++模拟出来的工厂模式, 这个例子虽然实现出了工厂模式, 它将选择判断的问题丢给了客户端, 使得客户端维护起来变得麻烦, 如果要添加新运算, 本来是改工厂类, 而现在是改客户端, 看起来好像变得更麻烦了, 那为什么还要用工厂模式呢?

那到底什么时候该用工厂模式呢?

来看<大话设计模式>中雷锋的例子, 现在有个雷锋类, 它有扫地, 洗衣, 买米三个方法, 现在有三个快毕业的大学生要学习雷锋做好事, 于是他们就要继承雷锋那个类, 这里一开始用简单工厂模式, 有个简单的"雷锋工厂" -- SimpleFactory, 通过传入的参数来实例化对象. 因为学习雷锋出来学生外还是社会志愿者, 所以这个简单工厂类可能像下面这样:

再来看客户端代码:

好, 现在需求来了, 这三个学生毕业了, 他们从大学生编程了社区志愿者, 我们需要改原码, 把三名创建"学雷锋的大学生"换成"社区志愿者", 我们需要改动三个地方. 那么就里就会出现重复的操作, 如果改成工厂模式来实现:

再来看客户端代码:

此时, 如果我们换成"社区志愿者", 只要修改第一句代码就可以了.

写在最后:

其实什么时候用简单工厂, 什么时候用工厂, 我还没完全弄明白, 下面这段摘自网上的分析:

工厂方法模式是为了克服简单工厂模式的缺点（主要是为了满足OCP）而设计出来的。但是，工厂方法模式就一定比简单工厂模式好呢？笔者的答案是不一定。下面笔者将详细比较两种模式。

结构复杂度从这个角度比较，显然简单工厂模式要占优。简单工厂模式只需一个工厂类，而工厂方法模式的工厂类随着产品类个数增加而增加，这无疑会使类的个数越来越多，从而增加了结构的复杂程度。

代码复杂度代码复杂度和结构复杂度是一对矛盾，既然简单工厂模式在结构方面相对简洁，那么它在代码方面肯定是比工厂方法模式复杂的了。简单工厂模式的工厂类随着产品类的增加需要增加很多方法（或代码），而工厂方法模式每个具体工厂类只完成单一任务，代码简洁。

客户端编程难度工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP，但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简单工厂模式的工厂类是个静态类，在客户端无需实例化，这无疑是个吸引人的优点。

管理上的难度这是个关键的问题。我们先谈扩展。众所周知，工厂方法模式完全满足OCP，即它有非常良好的扩展性。那是否就说明了简单工厂模式就没有扩展性呢？答案是否定的。简单工厂模式同样具备良好的扩展性——扩展的时候仅需要修改少量的代码（修改工厂类的代码）就可以满足扩展性的要求了。尽管这没有完全满足OCP，但笔者认为不需要太拘泥于设计理论，要知道，sun提供的java官方工具包中也有想到多没有满足OCP的例子啊（java.util.Calendar这个抽象类就不满足 OCP，具体原因大家可以分析下）。

然后我们从维护性的角度分析下。首先是工厂模式, 假如某个具体产品类需要进行一定的修改，很可能需要修改对应的工厂类。当同时需要修改多个产品类的时候，对工厂类的修改会变得相当麻烦（对号入座已经是个问题了）。反而简单工厂没有这些麻烦，当多个产品类需要修改是，简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类（无论怎样都能改到满足要求吧？大不了把这个类重写）。

由以上的分析，笔者认为简单工厂模式更好用更方便些。当然这只是笔者的个人看法而已，毕竟公认的，工厂方法模式比简单工厂模式更“先进”。但有时过于先进的东西未必适合自己，这个见仁见智吧。