设计模式：工厂方法模式（Factory Method Pattern）

原创 已于 2025-08-30 22:55:10 修改 · 809 阅读 · 30 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#设计模式 #工厂方法模式

于 2025-08-24 15:44:44 首次发布

文章目录

一、普通工厂方法模式的概念

它的核心思想是：由一个工厂类决定创建哪一种具体产品对象。
特点：

  • 有一个抽象产品基类（或接口）。
  • 有多个具体产品类（继承自产品基类）。
  • 有一个工厂类，通过传入参数来决定实例化哪个产品。

使用场景：

  • 产品种类较少；
  • 对象创建逻辑不复杂；
  • 需要屏蔽对象创建细节，让用户专注于使用。

该模式对对象创建管理方式最为简单，因为其仅仅简单的对不同类对象的创建进行了一层薄薄的封装。该模式通过向工厂传递类型来指定要创建的对象，其UML类图如下：
在这里插入图片描述

示例代码：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

// 1. 抽象产品
class Product {
public:
    virtual void show() = 0;
    virtual ~Product() = default;
};

// 2. 具体产品 A
class ProductA : public Product {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Product A" << endl;
    }
};

// 3. 具体产品 B
class ProductB : public Product {
public:
    void show() override {
        cout << "This is Product B" << endl;
    }
};

// 4. 工厂类
class SimpleFactory {
public:
    static unique_ptr<Product> createProduct(const string& type) {
        if (type == "A") {
            return make_unique<ProductA>();
        } else if (type == "B") {
            return make_unique<ProductB>();
        }
        return nullptr;
    }
};

// 5. 客户端使用
int main() {
    auto p1 = SimpleFactory::createProduct("A");
    auto p2 = SimpleFactory::createProduct("B");

    if (p1) p1->show();
    if (p2) p2->show();

    return 0;
}

优点：

  • 客户端不需要知道具体类名，只需要传入参数即可。
  • 创建和使用分离，降低耦合度。
    易于维护：修改产品创建逻辑时只需改动工厂，不影响客户端代码。

缺点：

  • 违背开闭原则（OCP）：新增产品时需要修改工厂代码（新增 else if）。
  • 工厂类会越来越臃肿。所有产品都集中到一个工厂，不利于扩展和维护。

使用场景：

  • 小型项目，产品种类不多；
  • 只需要一个工厂类管理对象创建；
  • 对象创建过程可能包含一些额外逻辑（如日志、权限、缓存）。

例如：

  • 数据库连接工厂：根据配置文件创建 MySQL 或 SQLite 连接；
  • 图形界面控件工厂：根据字符串返回不同控件对象；
  • 多媒体播放器：根据文件扩展名返回不同解码器对象。

普通工厂方法模式的具体实例
系统需要支持不同品牌的 NVR（大华、海康、TP-LINK），但客户端代码不应该直接依赖具体品牌类，而是通过一个统一的接口来操作。

实现步骤：
1. 定义抽象产品接口

// NVR抽象接口
class INvr {
public:
    virtual ~INvr() {}
    virtual void connect() = 0;
    virtual void preview() = 0;
};

2. 定义具体产品

#include <QDebug>

// 大华NVR
class DahuaNvr : public INvr {
public:
    void connect() override { qDebug() << "连接大华 NVR 成功"; }
    void preview() override { qDebug() << "大华 NVR 正在实时预览"; }
};

// 海康NVR
class HikvisionNvr : public INvr {
public:
    void connect() override { qDebug() << "连接海康 NVR 成功"; }
    void preview() override { qDebug() << "海康 NVR 正在实时预览"; }
};

// TP-LINK NVR
class TpLinkNvr : public INvr {
public:
    void connect() override { qDebug() << "连接 TP-LINK NVR 成功"; }
    void preview() override { qDebug() << "TP-LINK NVR 正在实时预览"; }
};

3. 工厂类（普通工厂）

class NvrFactory {
public:
    static INvr* createNvr(const QString& type) {
        if (type == "Dahua") {
            return new DahuaNvr();
        } else if (type == "Hikvision") {
            return new HikvisionNvr();
        } else if (type == "TP-Link") {
            return new TpLinkNvr();
        }
        return nullptr;
    }
};

4. 客户端使用

int main() {
    // 客户端只需要告诉工厂想要哪个品牌的NVR
    INvr* nvr = NvrFactory::createNvr("Hikvision");

    if (nvr) {
        nvr->connect();
        nvr->preview();
        delete nvr; // 注意释放资源
    }
    return 0;
}

二、工厂方法模式的概念

  工厂模式是一种创建型设计模式，主要解决对象创建的问题。它的核心思想是：把对象的创建和使用分离，让使用者不直接依赖具体类，而是通过工厂来获得对象。

区别于普通工厂方法模式：

  • 简单工厂模式：一个工厂类负责所有产品的创建 → 新增产品时需要修改工厂类（不符合开闭原则）。
  • 工厂方法模式：每个产品对应一个工厂类 → 新增产品时只需增加新的工厂类，无需修改已有工厂。

工厂方法模式结构：
在这里插入图片描述
该模式对对象创建管理方式最为简单，因为其仅仅简单的对不同类对象的创建进行了一层薄薄的封装。该模式通过向工厂传递类型来指定要创建的对象，其UML类图如下：
在这里插入图片描述
示例代码：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

// 1. 抽象产品
class Product {
public:
    virtual void operation() = 0;
    virtual ~Product() = default;
};

// 2. 具体产品 A
class ProductA : public Product {
public:
    void operation() override {
        cout << "Product A operation" << endl;
    }
};

// 3. 具体产品 B
class ProductB : public Product {
public:
    void operation() override {
        cout << "Product B operation" << endl;
    }
};

// 4. 抽象工厂
class Factory {
public:
    virtual unique_ptr<Product> createProduct() = 0;
    virtual ~Factory() = default;
};

// 5. 具体工厂 A
class FactoryA : public Factory {
public:
    unique_ptr<Product> createProduct() override {
        return make_unique<ProductA>();
    }
};

// 6. 具体工厂 B
class FactoryB : public Factory {
public:
    unique_ptr<Product> createProduct() override {
        return make_unique<ProductB>();
    }
};

// 7. 客户端
int main() {
    unique_ptr<Factory> factoryA = make_unique<FactoryA>();
    auto productA = factoryA->createProduct();
    productA->operation();

    unique_ptr<Factory> factoryB = make_unique<FactoryB>();
    auto productB = factoryB->createProduct();
    productB->operation();

    return 0;
}

优点：

  1. 符合 开闭原则：新增产品时，只需新增具体产品类和对应工厂类，不改动已有代码。
  2. 将对象创建逻辑下放到具体工厂，解耦了“使用者”和“产品创建者”。
  3. 客户端只依赖抽象接口，增强可扩展性。

缺点：

  • 每新增一个产品，就需要新增一个工厂类，类数量增加，结构更复杂。
  • 如果产品种类非常多，可能会带来额外的维护成本。

适用场景：

  • 系统需要满足 开闭原则，频繁扩展产品。
  • 不同的产品创建过程可能有一定差异，不能集中放在一个简单工厂里。

例如：

  • 不同品牌数据库连接（MySQLFactory、SQLiteFactory…）。
  • 不同类型日志记录器（FileLoggerFactory、ConsoleLoggerFactory…）。
  • 不同 NVR 接入厂商（DahuaFactory、HikvisionFactory、TplinkFactory…）。

工厂方法模式的具体实例
相比普通工厂方法模式，工厂方法模式的关键点是：

  • 不再由一个工厂类统一生产所有产品；
  • 而是每个产品有一个对应的工厂类；
  • 这样当你新增一个 NVR 厂商时，不需要修改已有工厂，只需新增对应的工厂类，符合开闭原则。

实现步骤：
1. 定义抽象产品接口

// NVR 抽象接口
class INvr {
public:
    virtual ~INvr() {}
    virtual void connect() = 0;
    virtual void preview() = 0;
};

2. 定义具体产品

#include <QDebug>

// 大华NVR
class DahuaNvr : public INvr {
public:
    void connect() override { qDebug() << "连接大华 NVR 成功"; }
    void preview() override { qDebug() << "大华 NVR 正在实时预览"; }
};

// 海康NVR
class HikvisionNvr : public INvr {
public:
    void connect() override { qDebug() << "连接海康 NVR 成功"; }
    void preview() override { qDebug() << "海康 NVR 正在实时预览"; }
};

// TP-LINK NVR
class TpLinkNvr : public INvr {
public:
    void connect() override { qDebug() << "连接 TP-LINK NVR 成功"; }
    void preview() override { qDebug() << "TP-LINK NVR 正在实时预览"; }
};

3. 定义工厂接口

// 工厂接口
class INvrFactory {
public:
    virtual ~INvrFactory() {}
    virtual INvr* createNvr() = 0;
};

4. 定义具体工厂

// 大华工厂
class DahuaFactory : public INvrFactory {
public:
    INvr* createNvr() override {
        return new DahuaNvr();
    }
};

// 海康工厂
class HikvisionFactory : public INvrFactory {
public:
    INvr* createNvr() override {
        return new HikvisionNvr();
    }
};

// TP-LINK 工厂
class TpLinkFactory : public INvrFactory {
public:
    INvr* createNvr() override {
        return new TpLinkNvr();
    }
};

5. 客户端使用

int main() {
    // 客户端只依赖工厂接口，不依赖具体NVR实现
    INvrFactory* factory = new HikvisionFactory();
    INvr* nvr = factory->createNvr();

    nvr->connect();
    nvr->preview();

    delete nvr;
    delete factory;

    return 0;
}
23种设计模式-工厂方法(Factory Method)设计模式
片言可决讼，半纸能缚龙
11-28 2136
软考中级-软件设计师 工厂方法模式
工厂模式：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式
2301_76606232的博客
10-30 2563
简单工厂模式：通过一个工厂类根据参数创建不同类型的产品，客户端只需知道工厂类。工厂方法模式：定义了一个工厂接口，每个具体工厂负责创建特定的产品，便于扩展新产品类型。抽象工厂模式：主要用于创建一组相关的产品，通过具体工厂类实现，可以同时创建多个相关的产品，确保产品之间的兼容性。
工厂方法设计模式
weixin_44730681的博客
05-31 262
工厂方法设计模式——我的理解 简单点理解，就是为了将对象的创建与使用分离，并遵守对外开放对内封闭的原则，每个类 都有一个相应的 工厂对象，负责创建并初始化该类。 举例： 有许多手机制造商，如小米，华为，IPhone，三星等；客户只要手机产品，只知道产品名，而不关心手机的制造过程；客户不关心创建手机产品的细节，只关心产品的品牌和性能。 结构和图解 图解 结构 产品 组成（角色） 关系 作用 抽象产品（AbstractProduct） 具体产品的父类 描述具体产品的公共接
设计模式-工厂模式
最新发布
2402_84298973的博客
09-19 769
本文系统地介绍了工厂模式的设计原理与实现方式。首先分析了直接创建对象的四大隐患：紧耦合、创建逻辑分散、扩展性差和类型判断负担。然后详细阐述了三种工厂模式：简单工厂模式（集中管理产品创建，但违反开闭原则）、工厂方法模式（通过多态实现产品创建，符合开闭原则）和抽象工厂模式（创建产品族，确保兼容性）。每种模式都配有完整的C++代码示例，并分析了优缺点及适用场景。工厂模式的核心价值在于将对象创建与使用分离，通过封装变化提高代码的灵活性、可维护性和扩展性，特别适用于需要频繁创建对象的复杂系统。
工厂方法模式（Factory Method Pattern）
alva88888888的博客
01-18 187
工厂方法模式(Factory Method Pattern) 　　工厂方法模式(Factory Method Pattern)其定义：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。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。 工厂方法模式的优点 　　1. 工厂方法模式可以降低模块间的耦合性，使用工厂方法模式创建一个对象，不再需要知道创建该对象的艰辛过程和必要信息，...
设计模式—工厂模式
the_sea1的博客
10-23 297
1.什么是工厂方法模式？ 定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类当中。核心工厂类不再负责产品的创建，这样核心类成为一个抽象工厂角色，仅负责具体工厂子类必须实现的接口，这样进一步抽象化的好处是使得工厂方法模式可以使系统在不修改具体工厂角色的情况下引进新的产品。 2.工厂方法模式与抽象工厂模式的区别 工厂方法通常只是创建一个产品等级，而抽象工厂则是创建多个产品等级的，工厂...
.NET设计模式（5）：工厂方法模式（FactoryMethod）
01-30
### .NET设计模式详解之五：工厂方法模式（Factory Method） #### 概述 在软件开发过程中，常常遇到需要创建不同类型对象的需求，并且这些对象的创建逻辑可能会随时间发生变化。为了适应这种变化并减少对现有代码...
设计模式之工厂方法模式(Factory Method Pattern)
giser@2011的博客
06-16 1331
工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的接口，但实际创建对象的工作由子类完成。这种模式的主要目的是降低类之间的耦合度，增强类的独立性，并提高系统的可维护性和可扩展性。工厂方法模式的主要特点（1）分离了算法和对象创建：通过工厂方法，我们可以将对象的创建和使用分离，使得代码更加清晰和易于维护。（2）实现多态：工厂方法允许子类实现自己的行为，从而支持不同的创建策略。（3）避免使用new关键字：工厂方法模式通过工厂方法代替new关键字，可以减少错误。
设计模式之“工厂方法模式[Factory Method Pattern]”
03-19
今天我们要探讨的是设计模式中的一个经典成员——工厂方法模式（Factory Method Pattern）。工厂方法模式是创建型设计模式的一种，它提供了一种创建对象的最佳方式。 ### 一、什么是工厂方法模式？ 工厂方法模式...
工厂方法模式（Factory Method Pattern）: 电商多种支付实战案例分析
肖哥弹架构博客
07-07 794
使用工厂方法模式可以将对象的创建逻辑封装在具体的工厂类中，这样当需要添加新的支付方式时，我们只需新增一个具体的支付类和相应的工厂类，而无需修改现有的代码。电商平台支持多种支付方式，包括信用卡、PayPal、微信支付等。每种支付方式的实现细节不同，但它们共享相同的接口。我们希望系统能够在运行时根据用户的选择动态创建相应的支付对象。
工厂设计模式
elapse008的专栏
04-30 5759
1、概念 工厂模式分三种：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：属于类的创新型模式，又叫静态工厂方法模式(Static FactoryMethod Pattern),是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。简单工厂模式严重违背了“开闭原则”，难以拓展。 工厂方法模式(Factory Method)：定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类当中。核心工厂类不再负责产品的创建，这样核心类成为
C++之工厂(factory)模式
热门推荐
lovely_yoshino的博客
03-07 1万+
0. 简介 继单例模式写完后，我觉得对于C++的高级用法可以来开一个专栏来专门整理与阐述，这里，我将以我们最常用的工厂模式开始，来逐步的共同学习。 https://www.cnblogs.com/hebaichuanyeah/category/824625.html ......
java设计模式之工厂模式（二）
沐浴清风
03-24 358
下面再转载一篇，比较深刻 转至：http://blog.csai.cn/user1/25929/archives/2009/35622.html 一、引子 话说十年前，有一个爆发户，他家有三辆汽车（Benz （奔驰）、Bmw （宝马）、Audi （奥迪）看来这人比较爱国，没有日本车），还雇了司机为他开车。不过，爆发户坐车时总是这样：上Benz 车后跟司机说" 开奔驰车！" ，坐上Bmw ...
第三章：工厂方法模式(Factory Method Pattern)
爱追剧晓三鲜的博客
08-05 295
工厂方法模式(Factory Method Pattern) 2.1. 模式动机 现在对该系统进行修改，不再设计一个按钮工厂类来统一负责所有产品的创建，而是将具体按钮的创建过程交给专门的工厂子类去完成，我们先定义一个抽象的按钮工厂类，再定义具体的工厂类来生成圆形按钮、矩形按钮、菱形按钮等，它们实现在抽象按钮工厂类中定义的方法。这种抽象化的结果使这种结构可以在不修改具体工厂类的情况下引进新的产品，如果出现新的按钮类型，只需要为这种新类型的按钮创建一个具体的工厂类就可以获得该新按钮的实例，这一特点无疑使得工厂方
设计模式——工厂模式
weixin_51547017的博客
04-15 788
一、概述 工厂模式分为三种形式： 简单工厂模式 工厂方法模式 抽象工厂模式 二、简单工厂模式 1.定义： 简单工厂模式又称为静态工厂方法模式，它属于类创建型模式，在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同的实例，简单工厂模式专门定义了一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都是具有共同的父类。 2.简单工厂模式的类图 3.具体代码实现 （1）首先创建一个抽象的产品类； （2）然后根据需要生产的产品，分别创建具体的类别，均继承自抽象产品类； （3）创建工厂：工厂决定创建哪个类的实例。 //简
工厂方法模式类图
04-25
### 工厂方法模式的类图及其在设计模式中的作用 工厂方法模式是一种典型的创建型设计模式，主要用于解决对象创建的问题。它的核心在于提供了一种机制，使得子类可以决定要实例化的具体类[^3]。 #### 工厂方法模式的核心概念 工厂方法模式的主要特点是定义了一个用于创建对象的接口，但具体的实现交由子类负责。这种方式让工厂方法成为一个灵活的设计工具，在不同的场景下可以通过扩展子类来适应需求的变化[^3]。 #### UML 类图解析 以下是工厂方法模式的标准 UML 类图描述： 1. **Creator（抽象工厂角色）**: 定义了工厂方法 `FactoryMethod` 的签名，该方法返回一个 `Product` 对象。 2. **ConcreteCreator（具体工厂角色）**: 实现了 `FactoryMethod` 方法，生产特定类型的 `Product`。 3. **Product（抽象产品角色）**: 所有具体产品的父类或接口，定义了产品的通用行为。 4. **ConcreteProduct（具体产品角色）**: 提供实际的产品功能实现。 下面是对应的 UML 类图代码表示： ```plantuml @startuml class Creator { + FactoryMethod(): Product } class ConcreteCreator { + FactoryMethod(): ConcreteProductA } class Product {} class ConcreteProductA {} class ConcreteProductB {} Creator <|-- ConcreteCreator Product <|-- ConcreteProductA Product <|-- ConcreteProductB ConcreteCreator --> ConcreteProductA : creates @enduml ``` 此图展示了如何通过继承和多态的方式实现不同种类的对象创建过程。每一个具体工厂都可以独立于其他部分工作，从而增强了系统的可维护性和灵活性[^3]。 #### Java 示例代码 下面是一段基于上述理论的实际编码例子： ```java // 抽象产品类 abstract class Product { abstract void operation(); } // 具体产品 A class ConcreteProductA extends Product { @Override void operation() { System.out.println("Operation of ConcreteProductA"); } } // 具体产品 B class ConcreteProductB extends Product { @Override void operation() { System.out.println("Operation of ConcreteProductB"); } } // 抽象工厂类 abstract class Creator { public final Product create(String type) { return factoryMethod(type); } protected abstract Product factoryMethod(String type); } // 具体工厂类 class ConcreteCreator extends Creator { @Override protected Product factoryMethod(String type) { switch (type.toLowerCase()) { case "a": return new ConcreteProductA(); case "b": return new ConcreteProductB(); default: throw new IllegalArgumentException("Unknown product type."); } } } ``` 在这个示例中，客户端只需要调用 `create()` 方法并传入参数即可获得所需的具体产品实例，而无需关心底层细节[^3]。 --- ### 总结 工厂方法模式不仅简化了对象创建的过程，还提高了程序的可扩展性与复用性。借助 UML 图形化表达方式可以帮助开发者更直观理解这种模式的工作原理以及各组件间的关系[^3]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值