设计模式(1)- 工厂模式

    最近看设计模式的书，对于每个模式，用C++写了个小例子，加深一下理解。主要参考《大话设计模式》和《设计模式:可复用面向对象软件的基础》两本书。本文介绍工厂模式的实现。

    工厂模式属于创建型模式，大致可以分为三类，简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。

    听上去差不多，都是工厂模式，下面一个个介绍。

    首先介绍简单工厂模式，它的主要特点是需要在工厂类中做判断，从而创造相应的产品。当增加新的产品时，就需要修改工厂类。有点抽象，举个例子就明白了。有一家生产处理器核的厂家，它只有一个工厂，能够生产两种型号的处理器核。客户需要什么样的处理器核，一定要显示地告诉生产工厂。下面给出一种实现方案。

enum CTYPE {COREA, COREB};   
class SingleCore  
{  
public:  
    virtual void Show() = 0;
};  
//单核A  
class SingleCoreA: public SingleCore  
{  
public:  
    void Show() { cout<<"SingleCore A"<<endl; }  
};  
//单核B  
class SingleCoreB: public SingleCore  
{  
public:  
    void Show() { cout<<"SingleCore B"<<endl; }  
};  
//唯一的工厂，可以生产两种型号的处理器核，在内部判断  
class Factory  
{  
public:   
    SingleCore* CreateSingleCore(enum CTYPE ctype)  
    {  
        if(ctype == COREA) //工厂内部判断  
            return new SingleCoreA(); //生产核A  
        else if(ctype == COREB)  
            return new SingleCoreB(); //生产核B  
        else  
            return NULL;  
    }  
};  

    这样设计的主要缺点之前也提到过，就是要增加新的核类型时，就需要修改工厂类。这就违反了开放封闭原则：软件实体（类、模块、函数）可以扩展，但是不可修改。
   
    于是，工厂方法模式出现了。所谓工厂方法模式，是指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。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

    听起来很抽象，还是以刚才的例子解释。这家生产处理器核的产家赚了不少钱，于是决定再开设一个工厂专门用来生产B型号的单核，而原来的工厂专门用来生产A型号的单核。这时，客户要做的是找好工厂，比如要A型号的核，就找A工厂要；否则找B工厂要，不再需要告诉工厂具体要什么型号的处理器核了。下面给出一个实现方案。

class SingleCore  
{  
public:  
    virtual void Show() = 0;
};  
//单核A  
class SingleCoreA: public SingleCore  
{  
public:  
    void Show() { cout<<"SingleCore A"<<endl; }  
};  
//单核B  
class SingleCoreB: public SingleCore  
{  
public:  
    void Show() { cout<<"SingleCore B"<<endl; }  
};  
class Factory  
{  
public:  
    virtual SingleCore* CreateSingleCore() = 0;
};  
//生产A核的工厂  
class FactoryA: public Factory  
{  
public:  
    SingleCoreA* CreateSingleCore() { return new SingleCoreA; }  
};  
//生产B核的工厂  
class FactoryB: public Factory  
{  
public:  
    SingleCoreB* CreateSingleCore() { return new SingleCoreB; }  
};  

    工厂方法模式也有缺点，每增加一种产品，就需要增加一个对象的工厂。如果这家公司发展迅速，推出了很多新的处理器核，那么就要开设相应的新工厂。在C++实现中，就是要定义一个个的工厂类。显然，相比简单工厂模式，工厂方法模式需要更多的类定义。

    既然有了简单工厂模式和工厂方法模式，为什么还要有抽象工厂模式呢？它到底有什么作用呢？

    还是举这个例子，这家公司的技术不断进步，不仅可以生产单核处理器，也能生产多核处理器。现在简单工厂模式和工厂方法模式都鞭长莫及。抽象工厂模式登场了。它的定义为提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。具体这样应用，这家公司还是开设两个工厂，一个专门用来生产A型号的单核多核处理器，而另一个工厂专门用来生产B型号的单核多核处理器，下面给出实现的代码。

//单核  
class SingleCore   
{  
public:  
    virtual void Show() = 0;
};  
class SingleCoreA: public SingleCore    
{  
public:  
    void Show() { cout<<"Single Core A"<<endl; }  
};  
class SingleCoreB :public SingleCore  
{  
public:  
    void Show() { cout<<"Single Core B"<<endl; }  
};  
//多核  
class MultiCore    
{  
public:  
    virtual void Show() = 0;
};  
class MultiCoreA : public MultiCore    
{  
public:  
    void Show() { cout<<"Multi Core A"<<endl; }  
  
};  
class MultiCoreB : public MultiCore    
{  
public:  
    void Show() { cout<<"Multi Core B"<<endl; }  
};  
//工厂  
class CoreFactory    
{  
public:  
    virtual SingleCore* CreateSingleCore() = 0;
    virtual MultiCore* CreateMultiCore() = 0;
};  
//工厂A，专门用来生产A型号的处理器  
class FactoryA :public CoreFactory  
{  
public:  
    SingleCore* CreateSingleCore() { return new SingleCoreA(); }  
    MultiCore* CreateMultiCore() { return new MultiCoreA(); }  
};  
//工厂B，专门用来生产B型号的处理器  
class FactoryB : public CoreFactory  
{  
public:  
    SingleCore* CreateSingleCore() { return new SingleCoreB(); }  
    MultiCore* CreateMultiCore() { return new MultiCoreB(); }  
}; 

至此，工厂模式介绍完了。利用Rational Rose 2003软件，给出三种工厂模式的UML图，加深印象。

简单工厂模式的UML图：




工厂方法的UML图：



        
抽象工厂模式的UML图：