设计模式(1)-工厂方法(Factory Method)

一． 工厂方法（ factory-method ）模式

 

1．意图

定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个产品类。工厂方法使一个对象的创建延迟到子类。

 

2．适用性

当一个类不知道它要创建的对象的类时。

当一个类希望由它的子类来决定创建哪个类的对象时。

当一个类决定将创建对象委托给多个子类，并且希望将那个子类是代理这一信息局部化的时候。

 

3．结构

 

   

4． 参与者

     Creater：

声明工厂方法的抽象类，工厂方法返回一个产品类（Product）。

可以调用工厂方法返回一个产品对象。

 

   ConcreteCreater：

重定义工厂方法，以返回一个特定的product。

 

   Product:

产品抽象类，给用户提供一致的产品接口。

 

  ConcreteProduct:

特定的产品，实现product接口。

 

5． 效果

工厂方法将特定的类的实例化延迟到子类，而且返回product接口，使用户代码不用和具体类打交道，一致的对待Product。所以在用户要加入新产品的时候，无需更改客户代码，只需加入一个新的ConcreteProduct和ConcreteCreater即可，这个也是遵 守了“开放封闭原则”。

       连接平行的类层次，上面的结构图中，ConcreteCreater1对应创建ConcreterProduct1而ConcreteCreater2对应创建ConcreterProduct2。所以creater和product的类层次是平行的，用户只需选定一个Creater，就创建出对应的product。像是一个map一样，不会出现牛头不对马嘴之态。

 

6．实现及变体

   Creater有两种实现，一种就是抽象的工厂方法，具体实现留到子类。另一种就是有一个缺省的实现，子类也可以重新实现这个方法。这种方法使用于真的有一个默认的Product需要实例化的这种情况

  带参数的工厂方法，这种情况可以创建多种产品，不过有个限制就是所有产品都要实现product接口，否则就失去工厂方法的意义了。代码如下：

 

Product*  ConcreteCreater1::FactoryMethod(int nID)
          
          

{
          
          

     If(nID ==  BUTTON)
          
          

     {
          
          

         return new button;
          
          

}
          
          

Else if(nID ==  BOX)
          
          

{
          
          

    return new box; 
          
          

}
          
          

…
          
          

}

用模板实现，省略创建子类。

class Creater

{

public:

     virtual Product* FactoryMethod() = 0;

};

 

template<class theProduct>

class TempCreater: public Creater

{

     virtual Product* FactoryMethod();

};

 

 

template<class theProduct>

Product* TempCreater<theProduct>::FactoryMethod()

{

     return new theProduct;

}

 

 使用这个模版客户端只需定义产品，而不需定义creater的子类。
 
 

二． 程序举例

   在一个ACT游戏中，主角过关过程中有许多敌人，如狼（wolf）,蝙蝠（bat）,老怪（BOSS）,在每一关的刚开始就要创建许多不同的敌人，如果不用工厂方法，则把所有的创建任务都放在了客户代码中，则一个代码不易扩充和修改，二是代码很杂乱。而用了工厂方法则可以克服这两个缺点。比如你增加一个新的敌人-恐龙，则只需增加一个恐龙类（ConcreteProduct），再增加一个创建恐龙的类（ConcreteCreater ）就OK了。

源码如下：

          //product abstract class

 
class Enemy
{
public:
       virtual void attack() = 0;
       virtual void Draw() = 0;
       virtual ~Enemy() = 0;
};
 
// concrete product class
class Wolf : public Enemy
{
       void attack()
       {
              cout << "Wolf attack me!" << endl;
       }
       void Draw()
       {
              cout << "I am Wolf!" << endl;
       }
};

 

// concrete product class
class Bat : public Enemy
{
       void attack()
       {
              cout << "Bat attack me!" << endl;
       }
       void Draw()
       {
              cout << "I am Bat!" << endl;
       }
};
 
// concrete product class
class Boss : public Enemy
{
       void attack()
       {
              cout << "Boss attack me!" << endl;
       }
       void Draw()
       {
              cout << "I am Boss!" << endl;

 
      }
};
 
// creater abstract class
class EnemyCreater
{
       virtual Enemy* CreateEnemy() = 0;
};
 
// concrete creater class
class WolfCreater : public EnemyCreater
{
        Enemy* CreateEnemy()
        {
               return new Wolf;
        }
};
 
// concrete creater class
class BatCreater : public EnemyCreater
{
        Enemy* CreateEnemy()
        {
               return new Bat;
        }
};
 
// concrete creater class
class BossCreater : public EnemyCreater
{
        Enemy* CreateEnemy()
        {
               return new Boss;
        }
};
 
 
int main(int argc, char* argv[])
{
       EnemyCreater* enemyCreater[3];
    enemyCreater[0] = new WolfCreater;
    enemyCreater[1] = new BatCreater;
       enemyCreater[2] = new BossCreater;
       Enemy* cruEnemy = NULL;
       for(int i = 0; i < 3; ++i)
       {
              cruEnemy = enemyCreater[i].CreateEnemy();
              
              cruEnemy->Draw();
              cruEnemy->attack();
 
              delete cruEnemy;
       }
       return 0;
}

 

三． 相关模式

Abstract Factory经常用工厂方法来实现。

工厂方法通常在Template Methods中被调用。

Prototypes不需要创建Creater的子类。但是，它们通常要求一个针对Product类的Initialize操作。Creater使用Initialize来初始化对象。而Factory Method不需要这样的操作

 

 

四． 参考文献

 

《设计模式精解》清华大学出版社，熊杰译。

      《设计模式可复用面向对象软件的基础》机械工业出版社，四人团著。