c++ 設計模式8 （Factory Method Factory 方法）

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5. “對象建立”類模式

通過“對象建立”類模式繞開new，來避免對象建立（new）過程中所導致的緊耦合（依賴具體類），從而支援對象建立的穩定。它是介面抽象之後的第一步工作。

5.1 Factory 方法

動機：

在軟體系統中，經常面臨著建立對象的工作；由於需求的變化，需要建立的對象的具體類型經常變化。

如何應對這種變化？如何繞過常規的對象建立方法（new），提供一種“封裝機制”來避免客戶程式和這種“具體對象建立工作”的緊耦合？

 

程式碼範例：

仍然考慮檔案分割器案例，不考慮與建立對象無關的代碼部分，暫時忽略記憶體管理，專註於Factory 方法模式的應用。

 

在實現代碼1中，不同類型的檔案分割器類（File,Pic,Video等）繼承檔案分割器抽象基類。

在MainForm中，MainForm類依賴（編譯時間依賴）了具體的類BinarySpitter，違背了依賴倒置原則。此時即出現了動機中說明的建立對象過程中導致的緊耦合。

 

採用Factory 方法模式的解決方案見代碼2，考慮過程如下：

1.利用new方法建立的對象必須依賴於具體類，不可取；所以考慮建立一個類，利用其中方法的傳回值作為建立對象的結果；

2.然而單純的返回一個具體類的對象仍然沒有解決依賴倒置的問題，所以考慮將該類設計為一個抽象類別，具體的返回由其子類來確定。

3.依照上述思想建立工廠基類SplitterFactory（抽象類別），具體工廠（BinarySplitterFactory等）返回具體的對象。

4.MainForm使用過程中，聲明一個工廠欄位，在具體建立對象過程中採用統一的依賴於抽象的建立方法，即

ISplitter * splitter= factory->CreateSplitter(); //相當於多態new

而factory具體指向的物件類型由MainForm建構函式通過外界傳入。

 

註：可以從上述分析和代碼中看出，Factory 方法模式的使用，並不是為了消除變化（事實上變化不可能消除），而是將變化排除在MainForm之外（類比將變化趕到一個小範圍），使其更加可控，從而使檔案分割器的設計和使用滿足物件導向設計原則，在應對變化時表現出優勢。

 1 //FileSpiltter1.cpp 2 class ISplitter{ 3 public: 4     virtual void split()=0; 5     virtual ~ISplitter(){} 6 }; 7  8 class BinarySplitter : public ISplitter{ 9     10 };11 12 class TxtSplitter: public ISplitter{13     14 };15 16 class PictureSplitter: public ISplitter{17     18 };19 20 class VideoSplitter: public ISplitter{21     22 };23 24 //MaiForm1.cpp25 class MainForm : public Form26 {27     TextBox* txtFilePath;28     TextBox* txtFileNumber;29     ProgressBar* progressBar;30 31 public:32     void Button1_Click(){33 34 35         36         ISplitter * splitter=37             new BinarySplitter();//依賴具體類38         39         splitter->split();40 41     }42 };

 

 1 //ISpiltterFactory.cpp 2  3 //抽象類別 4 class ISplitter{ 5 public: 6     virtual void split()=0; 7     virtual ~ISplitter(){} 8 }; 9 10 11 //工廠基類12 class SplitterFactory{13 public:14     virtual ISplitter* CreateSplitter()=0;15     virtual ~SplitterFactory(){}16 };17 18 //FileSpiltter2.cpp19 20 //具體類21 class BinarySplitter : public ISplitter{22     23 };24 25 class TxtSplitter: public ISplitter{26     27 };28 29 class PictureSplitter: public ISplitter{30     31 };32 33 class VideoSplitter: public ISplitter{34     35 };36 37 //具體工廠38 class BinarySplitterFactory: public SplitterFactory{39 public:40     virtual ISplitter* CreateSplitter(){41         return new BinarySplitter();42     }43 };44 45 class TxtSplitterFactory: public SplitterFactory{46 public:47     virtual ISplitter* CreateSplitter(){48         return new TxtSplitter();49     }50 };51 52 class PictureSplitterFactory: public SplitterFactory{53 public:54     virtual ISplitter* CreateSplitter(){55         return new PictureSplitter();56     }57 };58 59 class VideoSplitterFactory: public SplitterFactory{60 public:61     virtual ISplitter* CreateSplitter(){62         return new VideoSplitter();63     }64 };65 66 //MainForm2.cpp67 class MainForm : public Form68 {69     SplitterFactory*  factory;//工廠70 71 public:72     73     MainForm(SplitterFactory*  factory){74         this->factory=factory;75     }76     77     void Button1_Click(){78 79         80         ISplitter * splitter=81             factory->CreateSplitter(); //多態new82         83         splitter->split();84 85     }86 };

 

模式定義：

定義一個用於建立對象的介面，讓子類決定執行個體化哪一個類，Factory Method使得一個類的執行個體化延遲（目的：解耦 ，手段：虛函數）到子類。

類圖：

總結：

Factory Method模式用於隔離類對象的使用者與具體類型之間的耦合關係。面對一個經常變化的具體類型，緊耦合關係（new）會導致軟體的脆弱。

Factory Method模式通過物件導向的手法，將所有建立的具體對象延遲到子類，從而實現一種擴充（而非更改）的策略，較好地解決了這種緊耦合關係。

Factory Method模式解決“單個對象”的需求變化。缺點在於要求建立方法/參數相同。

c++ 設計模式8 （Factory Method Factory 方法）