由遇到的問(wèn)題引出工廠模式

在面向?qū)ο笙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)?？梢杂龅揭韵碌膬深悊?wèn)題：

◆ 1.為了提高內(nèi)聚（Cohesion）和松耦合（Coupling），我們經(jīng)常會(huì)抽象出一些類的公共接口以形成抽象基類或者接口。這樣我們可以通過(guò)聲明一個(gè)指向基類的指針來(lái)指向?qū)嶋H的子類實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了多態(tài)的目的。這里很容易出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題 n 多的子類繼承自抽象基類，我們不得不在每次要用到子類的地方就編寫(xiě)諸如 new ×××;的代碼。這里帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：
客戶程序員必須知道實(shí)際子類的名稱（當(dāng)系統(tǒng)復(fù)雜后，命名將是一個(gè)很不好處理的問(wèn)題，為了處理可能的名字沖突，有的命名可能并不是具有很好的可讀性和可記憶性，就姑且不論不同程序員千奇百怪的個(gè)人偏好了）。
程序的擴(kuò)展性和維護(hù)變得越來(lái)越困難。

◆ 2.還有一種情況就是在父類中并不知道具體要實(shí)例化哪一個(gè)具體的子類。這里的意思為：假設(shè)我們?cè)陬?A 中要使用到類 B，B 是一個(gè)抽象父類，在 A 中并不知道具體要實(shí)例化那一個(gè) B 的子類，但是在類 A 的子類 D 中是可以知道的。在 A 中我們沒(méi)有辦法直接使用類似于 new ×××的語(yǔ)句，因?yàn)楦揪筒恢馈痢痢潦鞘裁础?/p>

以上兩個(gè)問(wèn)題也就引出了工廠模式的兩個(gè)最重要的功能：

1. 定義創(chuàng)建對(duì)象的接口，封裝了對(duì)象的創(chuàng)建；
2. 使得具體化類的工作延遲到了子類中。

模式選擇

我們通常使用工廠模式來(lái)解決上面給出的兩個(gè)問(wèn)題。在第一個(gè)問(wèn)題中，我們經(jīng)常就是聲明一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的接口，并封裝了對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程。工廠這里類似于一個(gè)真正意義上的工廠（生產(chǎn)對(duì)象）。在第二個(gè)問(wèn)題中，我們需要提供一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建對(duì)象的接口，并在子類中提供其具體實(shí)現(xiàn)（因?yàn)橹挥性谧宇愔锌梢詻Q定到底實(shí)例化哪一個(gè)類）。

第一中情況的工廠的結(jié)構(gòu)示意圖為：

圖 1 所以的工廠模式經(jīng)常在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中用到，但是這并不是工廠模式的最大威力所在（因?yàn)檫@可以通過(guò)其他方式解決這個(gè)問(wèn)題）。工廠模式不單是提供了創(chuàng)建對(duì)象的接口，其最重要的是延遲了子類的實(shí)例化（第二個(gè)問(wèn)題），以下是這種情況的一個(gè)工廠的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖 2 中關(guān)鍵中工廠模式的應(yīng)用并不是只是為了封裝對(duì)象的創(chuàng)建，而是要把對(duì)象的創(chuàng)建放到子類中實(shí)現(xiàn)：工廠中只是提供了對(duì)象創(chuàng)建的接口，其實(shí)現(xiàn)將放在工廠的子類Concrete工廠中進(jìn)行。這是圖 2 和圖 1 的區(qū)別所在。

工廠模式的實(shí)現(xiàn)

完整代碼示例（code）：工廠模式的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，這里為了方便初學(xué)者的學(xué)習(xí)和參考，將給出完整的實(shí)現(xiàn)代碼（所有代碼采用 C++實(shí)現(xiàn)，并在 VC 6.0 下測(cè)試運(yùn)行）。

代碼片斷 1：Product.h

//Product.h
#ifndef _PRODUCT_H_
#define _PRODUCT_H_
class Product{
 public:
 virtual ~Product() =0;
 protected:
 Product(); //屏蔽構(gòu)造函數(shù)
 private:
};
class ConcreteProduct:publicProduct{
 public:
 ~ConcreteProduct();
 ConcreteProduct();
 protected:
 private:
};
#endif //~_PRODUCT_H_

代碼片斷 2：Product.cpp

//Product.cpp
#include "Product.h"
#include<iostream>
using namespace std;
Product::Product(){
}
Product::~Product(){
}
ConcreteProduct::ConcreteProduct(){
 cout<<"ConcreteProduct...."<<endl;
}
ConcreteProduct::~ConcreteProduct(){
}

代碼片斷 3：Factory.h

//Factory.h
#ifndef _FACTORY_H_
#define _FACTORY_H_
class Product;
class Factory{
 public:
 virtual ~Factory() = 0;
 virtual Product* CreateProduct() = 0;
 protected:
 Factory();
 private:
};
class ConcreteFactory:public Factory{
 public:
 ~ConcreteFactory();
 ConcreteFactory();
 Product* CreateProduct();
 protected:
 private:
};
#endif //~_FACTORY_H_

代碼片斷 4：Factory.cpp

//Factory.cpp
#include "Factory.h"
#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Factory::Factory(){
}
Factory::~Factory(){
}
ConcreteFactory::ConcreteFactory(){
 cout<<"ConcreteFactory....."<<endl;
}
ConcreteFactory::~ConcreteFactory(){
}
Product* ConcreteFactory::CreateProduct(){
 return new ConcreteProduct();
}

代碼片斷 5：main.cpp

//main.cpp
#include "Factory.h"
#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[]){
 Factory* fac = new ConcreteFactory();
 Product* p = fac->CreateProduct();
 return 0;
}

代碼說(shuō)明：示例代碼中給出的是工廠模式解決父類中并不知道具體要實(shí)例化哪一個(gè)具體的子類的問(wèn)題，至于為創(chuàng)建對(duì)象提供接口問(wèn)題，可以由工廠中附加相應(yīng)的創(chuàng)建操作例如Create***Product（）即可。具體請(qǐng)參加討論內(nèi)容。

關(guān)于工廠模式的討論

工廠模式在實(shí)際開(kāi)發(fā)中應(yīng)用非常廣泛，面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)經(jīng)常面臨著對(duì)象創(chuàng)建問(wèn)題：要?jiǎng)?chuàng)建的類實(shí)在是太多了。而工廠提供的創(chuàng)建對(duì)象的接口封裝（第一個(gè)功能），以及其將類的實(shí)例化推遲到子類（第二個(gè)功能）都部分地解決了實(shí)際問(wèn)題。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是筆者開(kāi)開(kāi)發(fā) VisualCMCS 系統(tǒng)的語(yǔ)義分析過(guò)程中，由于要為文法中的每個(gè)非終結(jié)符構(gòu)造一個(gè)類處理，因此這個(gè)過(guò)程中對(duì)象的創(chuàng)建非常多，采用工廠模式后系統(tǒng)可讀性性和維護(hù)都變得elegant 許多。

工廠模式也帶來(lái)至少以下兩個(gè)問(wèn)題：

1. 如果為每一個(gè)具體的 ConcreteProduct 類的實(shí)例化提供一個(gè)函數(shù)體，那么我們可能不得不在系統(tǒng)中添加了一個(gè)方法來(lái)處理這個(gè)新建的 ConcreteProduct，這樣工廠的接口永遠(yuǎn)就不肯能封閉（Close）。當(dāng)然我們可以通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)工廠的子類來(lái)通過(guò)多態(tài)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，但是這也是以新建一個(gè)類作為代價(jià)的。
2. 在實(shí)現(xiàn)中我們可以通過(guò)參數(shù)化工廠方法，即給 工廠Method（）傳遞一個(gè)參數(shù)用以決定是創(chuàng)建具體哪一個(gè)具體的 Product（實(shí)際上筆者在 VisualCMCS 中也正是這樣做的）。當(dāng)然也可以通過(guò)模板化避免 1）中的子類創(chuàng)建子類，其方法就是將具體 Product 類作為模板參數(shù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很簡(jiǎn)單。

可以看出，工廠模式對(duì)于對(duì)象的創(chuàng)建給予開(kāi)發(fā)人員提供了很好的實(shí)現(xiàn)策略，但是工廠模式僅僅局限于一類類（就是說(shuō) Product 是一類，有一個(gè)共同的基類），如果我們要為不同類的類提供一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建的接口，那就要用 Abstract工廠了。