创建型设计模式_简单工厂模式

1.简单工厂模式( Simple Factory Pattern )

1.1. 模式定义

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：又称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

1.2. 模式结构

简单工厂模式包含如下角色：

Factory：工厂角色
工厂角色负责实现创建所有实例的内部逻辑
Product：抽象产品角色
抽象产品角色是所创建的所有对象的父类，负责描述所有实例所共有的公共接口
ConcreteProduct：具体产品角色
具体产品角色是创建目标，所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。

1.3. 时序图

../_images/seq_SimpleFactory.jpg

1.4. 代码分析

#include <iostream>
#include <memory>  // 使用智能指针

// 1. 产品接口
class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0; // 纯虚函数，必须在具体产品类中实现
    virtual ~Shape() = default;    // 虚析构函数，确保正确销毁对象
};

// 2. 具体产品类：Circle
class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Circle." << std::endl;
    }
};

// 3. 具体产品类：Rectangle
class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Rectangle." << std::endl;
    }
};

// 4. 工厂类
class ShapeFactory {
public:
    enum ShapeType {
        CIRCLE,
        RECTANGLE
    };

    static std::unique_ptr<Shape> createShape(ShapeType type) {
        switch (type) {
            case CIRCLE:
                return std::make_unique<Circle>();
            case RECTANGLE:
                return std::make_unique<Rectangle>();
            default:
                return nullptr;
        }
    }
};

// 5. 客户端代码
int main() {
    // 创建一个Circle对象
    std::unique_ptr<Shape> shape1 = ShapeFactory::createShape(ShapeFactory::CIRCLE);
    if (shape1) {
        shape1->draw();
    }

    // 创建一个Rectangle对象
    std::unique_ptr<Shape> shape2 = ShapeFactory::createShape(ShapeFactory::RECTANGLE);
    if (shape2) {
        shape2->draw();
    }

    return 0;
}

1.5. 模式分析

将对象的创建和对象本身业务处理分离可以降低系统的耦合度，使得两者修改起来都相对容易。
在调用工厂类的工厂方法时，由于工厂方法是静态方法，使用起来很方便，可通过类名直接调用，而且只需要传入一个简单的参数即可，在实际开发中，还可以在调用时将所传入的参数保存在XML等格式的配置文件中，修改参数时无须修改任何源代码。
简单工厂模式最大的问题在于工厂类的职责相对过重，增加新的产品需要修改工厂类的判断逻辑，这一点与开闭原则是相违背的。
简单工厂模式的要点在于：当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节。

1.6. 简单工厂模式的优点

工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。
客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量。
通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

1.7. 简单工厂模式的缺点

由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。
系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。
简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

1.8. 适用环境

在以下情况下可以使用简单工厂模式：

工厂类负责创建的对象比较少：由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂。
客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心：客户端既不需要关心创建细节，甚至连类名都不需要记住，只需要知道类型所对应的参数。

1.9. 简单工厂模式总结

创建型模式对类的实例化过程进行了抽象，能够将对象的创建与对象的使用过程分离。
简单工厂模式又称为静态工厂方法模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。
简单工厂模式包含三个角色：工厂角色负责实现创建所有实例的内部逻辑；抽象产品角色是所创建的所有对象的父类，负责描述所有实例所共有的公共接口；具体产品角色是创建目标，所有创建的对象都充当这个角色的某个具体类的实例。
简单工厂模式的要点在于：当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节。
简单工厂模式最大的优点在于实现对象的创建和对象的使用分离，将对象的创建交给专门的工厂类负责，但是其最大的缺点在于工厂类不够灵活，增加新的具体产品需要修改工厂类的判断逻辑代码，而且产品较多时，工厂方法代码将会非常复杂。
简单工厂模式适用情况包括：工厂类负责创建的对象比较少；客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象不关心。

创建型设计模式_简单工厂模式

https://zzy-1128.github.io/2024/08/09/创建型设计模式_简单工厂模式/

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智勇爱学习

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August 9, 2024

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