设计模式之工厂方法模式

最新推荐文章于 2025-05-01 22:43:58 发布

编程智界

最新推荐文章于 2025-05-01 22:43:58 发布

阅读量840

点赞数 22

文章标签：设计模式工厂方法模式 c#

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/karl2000/article/details/138319082

版权

问题背景

想象我们正在开发一个全功能文档编辑器，该编辑器需要支持多种文档类型的创建，包括文本文件、PDF文件和Word文档。用户在软件界面上通过一个下拉菜单选择希望创建的文档类型。软件根据用户的选择，动态地生成对应类型的文档。为了提高软件的可扩展性和维护性，我们需要一种方式动态地处理这种类型的创建，而不是使用大量的条件判断语句。

问题分析

工厂方法模式提供了一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。该模式使一个类的实例化延迟到其子类。在我们的文档编辑器示例中，我们可以定义一个抽象的文档创建工厂，让子类负责具体文档类型的创建。这样，每当需要支持新的文档类型时，我们只需添加一个新的具体工厂类，而无需修改现有代码，从而实现开闭原则（对扩展开放，对修改封闭）。

代码部分

定义文档和工厂的接口

#include <iostream>
#include <memory>

// 抽象产品类
class Document {
public:
    // 纯虚函数，用于显示文档内容，具体实现由子类提供
    virtual void display() const = 0;
    // 虚析构函数，保证子类对象通过基类指针被正确销毁
    virtual ~Document() {}
};

// 具体产品类：文本文档
class TextDocument : public Document {
public:
    // 实现显示功能，输出文本文档的内容
    void display() const override {
        std::cout << "Displaying Text Document" << std::endl;
    }
};

// 具体产品类：PDF文档
class PDFDocument : public Document {
public:
    // 实现显示功能，输出PDF文档的内容
    void display() const override {
        std::cout << "Displaying PDF Document" << std::endl;
    }
};

// 具体产品类：Word文档
class WordDocument : public Document {
public:
    // 实现显示功能，输出Word文档的内容
    void display() const override {
        std::cout << "Displaying Word Document" << std::endl;
    }
};

// 抽象工厂类
class DocumentFactory {
public:
    // 纯虚函数，用于创建文档对象，具体由子类实现
    virtual std::unique_ptr<Document> createDocument() = 0;
    // 虚析构函数，以支持多态销毁
    virtual ~DocumentFactory() {}
};

// 具体工厂类：文本文档工厂
class TextDocumentFactory : public DocumentFactory {
public:
    // 创建TextDocument对象，并返回其智能指针
    std::unique_ptr<Document> createDocument() override {
        return std::make_unique<TextDocument>();
    }
};

// 具体工厂类：PDF文档工厂
class PDFDocumentFactory : public DocumentFactory {
public:
    // 创建PDFDocument对象，并返回其智能指针
    std::unique_ptr<Document> createDocument() override {
        return std::make_unique<PDFDocument>();
    }
};

// 具体工厂类：Word文档工厂
class WordDocumentFactory : public DocumentFactory {
public:
    // 创建WordDocument对象，并返回其智能指针
    std::unique_ptr<Document> createDocument() override {
        return std::make_unique<WordDocument>();
    }
};

这里使用的“抽象工厂”设计模式允许我们在不指定具体类的情况下创建一系列相关或依赖的对象。具体工厂类（如TextDocumentFactory、PDFDocumentFactory、和WordDocumentFactory）实现了DocumentFactory接口，创建具体的文档类型实例。这种方式使得增加新的文档类型时，只需添加新的具体产品和相应的工厂类，而不需要修改现有代码，符合开闭原则。

这部分代码定义了文档的抽象和具体类，以及一个抽象工厂和三个具体工厂类。每个工厂类都负责创建一个特定类型的文档。

使用工厂方法在客户端代码中创建文档

int main() {
    std::unique_ptr<DocumentFactory> factory;
    std::unique_ptr<Document> document;

    // 模拟用户选择创建PDF文档
    factory = std::make_unique<PDFDocumentFactory>();
    document = factory->createDocument();
    document->display();

    return 0;
}

在这个客户端示例中，我们模拟用户选择了PDF文档类型，随后使用PDF文档工厂来创建一个PDF文档，并展示之。

通过这个实现，我们展示了工厂方法模式如何在实际应用中促进代码的低耦合和高扩展性。使用工厂方法模式，我们可以轻松添加新的文档类型，只需新增一个具体工厂类，而无需修改现有代码。这符合软件开发中的开闭原则，提高了软件的可维护性和可扩展性。

编程要点

抽象产品类（Abstract Product）:
- 在工厂方法模式中，抽象产品是定义产品的接口，所有的具体产品都必须实现这个接口。在上面的代码示例中，Document 类是一个抽象产品类，它定义了一个纯虚函数 display()。
具体产品类（Concrete Product）:
- 具体产品类是实现抽象产品接口的类。每一个具体产品类都实现了基本产品上定义的接口。例如，TextDocument、PDFDocument 和 WordDocument 类实现了 Document 类的 display() 方法，各自提供了特定于其文档类型的实现。
抽象工厂类（Abstract Factory）:
- 这是一个定义创建产品的接口的类，但不实现具体的创建细节。在示例中，DocumentFactory 是一个抽象工厂，它有一个返回 Document 对象的纯虚函数 createDocument()。
具体工厂类（Concrete Factory）:
- 具体工厂类实现了抽象工厂的创建方法，用于生成具体产品。每个具体工厂类只创建一种具体产品。例如，TextDocumentFactory、PDFDocumentFactory 和 WordDocumentFactory 是具体的工厂类，分别创建 TextDocument、PDFDocument 和 WordDocument 对象。
客户端使用（Client Usage）:
- 客户端代码选择适当的具体工厂，并通过工厂接口创建对象。客户端不需要具体知道正在创建的产品的类；它只与产品的接口和工厂的接口交互。这种方式减少了客户端与具体产品类之间的耦合。
扩展性和维护性（Scalability and Maintainability）:
- 通过工厂方法模式，添加新的具体产品类时，只需新增一个相应的具体工厂类而不必修改现有代码。这支持了软件开发中的开闭原则（对扩展开放，对修改封闭），增强了程序的可扩展性和可维护性。