设计模式 03 抽象工厂模式

Morning

3 年前

一、意图

提供一个接口一创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们具体的类。

二、UML

三、问题

假设我们开发一些列产品，例如：椅子Chair、沙发Sofa和咖啡桌CoffeTable。现在我们有多种产品的变体：如现代Modern、维多利亚Vectorian、装饰风艺术ArtDeco等风格来生成与椅子、沙发和咖啡桌。

图2：问题模型[/caption]
为了确保产品生成的风格一致，同时减少增添新产品或新风格时的代码修改量，我们引入抽象工厂模式。

四、解决方案

首先，抽象工厂模式建议为系列中的每件产品明确声明接口（例如椅子、沙发或咖啡桌）。然后，确保所有产品变体都继承这些接口。例如，所有风格的椅子都实现椅子接口；所有风格的咖啡桌都实现咖啡桌接口，以此类推。

图3：创建接口[/caption]
接下来，我们需要声明抽象工厂——包含系列中所有产品构造方法的接口。例如 createChair创建椅子、createSofa创建沙发和createCoffeeTable创建咖啡桌。这些方法必须返回抽象产品类型，即我们之前抽取的那些接口：椅子，沙发和咖啡桌等等。

图4：抽象工厂[/caption]
那么该如何处理产品变体呢？对于系列产品的每个变体，我们都将基于抽象工厂接口创建不同的工厂类。每个工厂类都只能返回特定类别的产品，例如，现代家具工厂ModernFurnitureFactory只能创建现代椅子ModernChair、现代沙发ModernSofa和现代咖啡桌ModernCoffeeTable对象。
客户端代码可以通过相应的抽象接口调用工厂和产品类。你无需修改实际客户端代码，就能更改传递给客户端的工厂类，也能更改客户端代码接收的产品变体。

图5[/caption]
假设客户端想要工厂创建一把椅子。客户端无需了解工厂类，也不用管工厂类创建出的椅子类型。无论是现代风格，还是维多利亚风格的椅子，对于客户端来说没有分别，它只需调用抽象椅子接口就可以了。这样一来，客户端只需知道椅子以某种方式实现了sitOn坐下方法就足够了。此外，无论工厂返回的是何种椅子变体，它都会和由同一工厂对象创建的沙发或咖啡桌风格一致。
最后一点说明：如果客户端仅接触抽象接口，那么谁来创建实际的工厂对象呢？一般情况下，应用程序会在初始化阶段创建具体工厂对象。而在此之前，应用程序必须根据配置文件或环境设定选择工厂类别。

五、实例

#include <iostream>
#include <map>
#include <memory>

/* ==============================*/
/* ===== Product 00 : Chair =====*/
/* ==============================*/
class AbstractChair
{
public:
    virtual ~AbstractChair() {}

    virtual std::string GetChairName() const = 0;
};

class ArtDecoChair : public AbstractChair
{
public:
    std::string GetChairName() const override
    {
        return "Art Deco Chair";
    }
};

class VictorianChair : public AbstractChair
{
public:
    std::string GetChairName() const override
    {
        return "Victorian Chair";
    }
};

class ModernChair : public AbstractChair
{
public:
    std::string GetChairName() const override
    {
        return "Modern Chair";
    }
};

/* =============================*/
/* ===== Product 02 : Sofa =====*/
/* =============================*/
class AbstractSofa
{
public:
    virtual ~AbstractSofa() {}

    virtual std::string GetSofaName() const = 0;
};

class ArtDecoSofa : public AbstractSofa
{
    std::string GetSofaName() const override
    {
        return "Art Deco Sofa";
    }
};

class VictorianSofa : public AbstractSofa
{
    std::string GetSofaName() const override
    {
        return "Victorian Sofa";
    }
};

class ModernSofa : public AbstractSofa
{
    std::string GetSofaName() const override
    {
        return "Modern Sofa";
    }
};

/* ===================*/
/* ===== Factory =====*/
/* ===================*/
class AbstractFactory
{
public:
    virtual AbstractChair* CreateChair() const = 0;
    virtual AbstractSofa* CreateSofa() const = 0;
};

class ArtDecoFactory : public AbstractFactory
{
public:
    AbstractChair* CreateChair() const override
    {
        return new ArtDecoChair();
    }

    AbstractSofa* CreateSofa() const override
    {
        return new ArtDecoSofa();
    }
};

class VictorianFactory : public AbstractFactory
{
public:
    AbstractChair* CreateChair() const override
    {
        return new VictorianChair();
    }

    AbstractSofa* CreateSofa() const override
    {
        return new VictorianSofa();
    }
};

class ModernFactory : public AbstractFactory
{
    AbstractChair* CreateChair() const override
    {
        return new ModernChair();
    }

    AbstractSofa* CreateSofa() const override
    {
        return new ModernSofa();
    }
};

void Cilent_ShowProduct(const AbstractFactory& p_factory)
{
    const AbstractChair* chair = p_factory.CreateChair();
    const AbstractSofa* sofa = p_factory.CreateSofa();

    std::cout << chair->GetChairName() << std::endl;
    std::cout << sofa->GetSofaName() << std::endl;

    delete chair;
    delete sofa;
}

int main()
{
    std::cout << "now is Art Deco Factory" << std::endl;
    const ArtDecoFactory* artdecoFactory = new ArtDecoFactory();
    Cilent_ShowProduct(*artdecoFactory);

    return 0;
}