工厂方法设计模式（Factory Method Pattern）

工厂方法设计模式 (Factory Method Pattern)

意图：定义一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。工厂方法使类的实例化延迟到子类。

基础组件

• Product (抽象产品)：定义对象的接口
• ConcreteProduct (具体产品)：实现 Product 接口
• Creator (创建者)：声明工厂方法
• ConcreteCreator (具体创建者)：重写工厂方法，返回具体产品

继承/实现关系

Product <|-- ConcreteProduct
Creator <|-- ConcreteCreator
Creator --> Product (工厂方法返回)

应用场景

• 类无法预知需要创建的对象类型
• 希望将对象创建委托给子类
• 需要灵活扩展新产品类型

C++ 实现（图形渲染场景）

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

/*
* 工厂方法模式
* 意图：定义一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。工厂方法使类的实例化延迟到子类。
* 基础组件：
* - Product (抽象产品)：定义对象的接口
* - ConcreteProduct (具体产品)：实现 Product 接口
* - Creator (抽象工厂)：声明返回 Product 对象的工厂方法
* - ConcreteCreator (具体创建者)：重写工厂方法，返回具体产品
* 继承/实现关系：
* ConcreteProduct 实现 Product 接口。
* ConcreteCreator 继承 Creator，并实现工厂方法以返回 ConcreteProduct 实例。
* Creator 定义工厂方法，返回 Product 类型。
*/

// 抽象产品：渲染器接口
class Renderer {
public:
    virtual void render() = 0;
    virtual ~Renderer() = default;
};

// 具体产品：OpenGL 渲染器
class OpenGLRenderer : public Renderer {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Rendering with OpenGL\n";
    }
};

// 具体产品：Vulkan 渲染器
class VulkanRenderer : public Renderer {
public:
    void render() override {
        std::cout << "Rendering with Vulkan\n";
    }
};

// 抽象工厂：渲染器工厂接口
class RendererFactory {
public:
    virtual std::unique_ptr<Renderer> createRenderer() = 0;
    virtual ~RendererFactory() = default;
};

// 具体工厂：OpenGL 渲染器工厂
class OpenGLFactory : public RendererFactory {
public:
    std::unique_ptr<Renderer> createRenderer() override {
        return std::make_unique<OpenGLRenderer>();
    }
};

// 具体工厂：Vulkan 渲染器工厂
class VulkanFactory : public RendererFactory {
public:
    std::unique_ptr<Renderer> createRenderer() override {
        return std::make_unique<VulkanRenderer>();
    }
};

void FactoryMethodPattern()
{
    std::cout << std::string(10, '-') << " Factory Method Pattern " << std::string(10, '-') << std::endl;
	std::unique_ptr<RendererFactory> factory = std::make_unique<OpenGLFactory>();
    std::unique_ptr<Renderer> render = factory->createRenderer();
	render->render();
}

组件对应关系

• Renderer → 抽象产品
• OpenGLRenderer/VulkanRenderer → 具体产品
• RendererFactory → 创建者
• OpenGLFactory/VulkanFactory → 具体创建者