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Factory Method 工廠方法

設計模式學習：概述

意圖

定義一個用於建立物件的介面，讓子類決定例項化哪個類。Factory Method使得一個類的例項化延遲到其子類。

Factory Method又稱作Virtual Constructor（虛構造器）。

在軟體系統中，經常面臨著建立物件的工作，而需求的變化常常導致所需要建立的物件的具體型別發生變化。

Factory Method使得可以繞過常規的物件建立方法（new關鍵字），將封裝機制引入到物件的建立工作中，從而避免了客戶程式與“具體物件建立工作”產生緊耦合。

不過要注意，不可能做到完全繞過new進行物件建立，我們想要做的，是將建立物件的職責向上轉移，從而是子程式具有更高的靈活性。

程式碼案例

假如，現在有若干類，每一個子類代表一種動物：

class Animal{
    virtual void shout() = 0;
}

class Rabbit: public Anlmal{
    void shout(){cout << "ZI";}
}
class Cat: public Anlmal{
    void shout(){cout << "MIAO";}
}
class Dog: public Anlmal{
    void shout(){cout << "WANG"
 
;}
}

我們在函式中這樣呼叫它：

void func()
{
    Animal* an = new Rabbit();
    an->shout();
}

如上所示，我們建立了一個兔子物件，並呼叫了它的Shout方法。

乍一看，其實這段程式碼並沒有什麼不妥的地方，但它實際上違反了一個重要的設計原則：依賴倒置原則，詳細來說，就是**基類物件的建立依賴於子類的存在。**也就是說，在這段程式碼中，class Rabbit必須存在來使得程式碼順利編譯通過。

聽起來不是什麼大事？舉個例子，在團隊合作的專案中，這就要求編寫函式的人必須擁有一個子類（大概率不是他本人負責編寫的類）的副本，擴大來說，團隊中的每一個人都必須擁有這個基類每個子類的副本

或許如果你學過編譯原理的話，用靜態連結和動態共享的類比會更好理解：這種方法白白佔用了更多的記憶體。更重要的是，它為專案的維護帶來了不便。下面我會對這一點做更詳細的解釋。

建立類設計模式的產生，就是為了將物件的建立作為一個單獨的模組維護，從而降低系統維護難度而產生，現在，我們來看看FactoryMethod怎樣解決這個問題。

解決方案：

首先建立這樣一個類：

class AnimalFactory
{
	virtual Animal* CreateAnimal() = 0;
}

接著，為每一個存在的Animal子類編寫對應的工廠子類。

class RabbitFactory: AnimalFactory{
	Animal* CreateAnimal(){
		return new Rabbit();
	};
}

class CatFactory: AnimalFactory{
	Animal* CreateAnimal(){
		return new Cat();
	};
}

class DogFactory: AnimalFactory{
	Animal* CreateAnimal(){
		return new Dog();
	};
}

這樣，我們就可以用工廠來代替New進行物件建立了。為了滿足依賴倒置原則的要求，我們用這種方式來指定工廠的種類：

class solution
{
    AnimalFactory* af;
    solution(AnimalFactory* p): af(p){ }
    void func()
    {
        Animal* an = af.CreateAnimal();
        an.shout();
    }
}

這樣一來，solution類與Animal某一子類的緊耦合關係就被解除了，只需要建立solution物件時指定它對應的工廠即可。沒錯，這又是我們在設計模式學習中常見的技巧：編譯時多型轉執行時多型。

看上去，我們只是把物件建立延遲到了上一級，有點多此一舉的意味。實際上，這對程式的封裝性是很大的改善。編寫solution類的程式猿，完全不需要知道子類是什麼，團隊又可以愉快地一起工作了。

解釋

事實上，建立物件型設計模式的原理都很類似（它們包括FactoryMethod、AbstractFactory, 而Builder不同點多一些）。都是將物件建立的過程作為一個單獨模組封裝起來，從而降低程式內部的耦合性。

FactoryMethod主要遵循了依賴倒置原則，它使得編寫基類相關的方法時不需要依賴特定的某個子類。

關於這一點，我在這裡用這樣一個例子來說明：你在考駕照時，不關心將來自己具體要開哪種車，只關心開的是手動擋、自動擋、小轎車還是大貨這種問題。不使用FactoryMethod的話，就好像你在學駕照的時候，就要清楚將來要開桑塔納還是別克，這就是一種依賴倒置。

再以上文為例：既然func函式與子類是什麼沒有關係，那麼就不應當要求存在某一特定的子類使得func函式編譯通過，甚至不存在任何一種子類時，它也應當正常編譯（相當於紙上談兵）。

總結

類圖：

2021.2.9 轉載請標明出處