工厂方法模式详解
定义
工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，定义一个创建对象的接口，但让子类决定要实例化的具体类。通过这种方式，工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
特点
- 解耦性：客户端通过工厂方法创建对象，而无需关心具体的类名。
- 扩展性：可以通过新增具体工厂类来扩展新产品类型，符合开闭原则。
- 灵活性：支持产品族的扩展。
使用场景
- 当具体类的创建复杂时：需要将创建逻辑封装到子类中。
- 客户代码需要依赖抽象类或接口：而不是具体实现。
- 产品种类经常变化：需要动态扩展新的产品类。
工厂方法模式的结构
工厂方法模式由以下几个部分组成：
- 抽象产品（Product）：定义产品的接口。
- 具体产品（ConcreteProduct）：实现产品接口。
- 抽象工厂（Creator）：定义工厂方法。
- 具体工厂（ConcreteCreator）：实现工厂方法，负责创建具体产品。
实现代码
C++ 实现
#include <iostream>
#include <memory>
// 抽象产品
class Product {
public:
virtual void use() = 0;
virtual ~Product() {}
};
// 具体产品 A
class ProductA : public Product {
public:
void use() override {
std::cout << "Using Product A" << std::endl;
}
};
// 具体产品 B
class ProductB : public Product {
public:
void use() override {
std::cout << "Using Product B" << std::endl;
}
};
// 抽象工厂
class Factory {
public:
virtual std::unique_ptr<Product> createProduct() = 0;
virtual ~Factory() {}
};
// 具体工厂 A
class FactoryA : public Factory {
public:
std::unique_ptr<Product> createProduct() override {
return std::make_unique<ProductA>();
}
};
// 具体工厂 B
class FactoryB : public Factory {
public:
std::unique_ptr<Product> createProduct() override {
return std::make_unique<ProductB>();
}
};
// 客户端代码
int main() {
std::unique_ptr<Factory> factory = std::make_unique<FactoryA>();
auto product = factory->createProduct();
product->use();
factory = std::make_unique<FactoryB>();
product = factory->createProduct();
product->use();
return 0;
}
C# 实现
using System;
// 抽象产品
public abstract class Product {
public abstract void Use();
}
// 具体产品 A
public class ProductA : Product {
public override void Use() {
Console.WriteLine("Using Product A");
}
}
// 具体产品 B
public class ProductB : Product {
public override void Use() {
Console.WriteLine("Using Product B");
}
}
// 抽象工厂
public abstract class Factory {
public abstract Product CreateProduct();
}
// 具体工厂 A
public class FactoryA : Factory {
public override Product CreateProduct() {
return new ProductA();
}
}
// 具体工厂 B
public class FactoryB : Factory {
public override Product CreateProduct() {
return new ProductB();
}
}
// 客户端代码
class Program {
static void Main(string[] args) {
Factory factory = new FactoryA();
Product product = factory.CreateProduct();
product.Use();
factory = new FactoryB();
product = factory.CreateProduct();
product.Use();
}
}
类图
优缺点
优点
- 遵循开闭原则：新增产品无需修改已有代码，只需新增具体工厂类。
- 高内聚、低耦合：通过工厂方法隔离了具体产品与客户端的依赖。
- 灵活性：可以动态决定实例化的具体类。
缺点
- 增加复杂性：每新增一个产品类，都需要新增一个对应的工厂类。
- 过度设计：当产品种类固定时，工厂方法模式可能显得繁琐。
工厂方法模式的变体与扩展
- 参数化工厂：通过传递参数决定创建哪种产品，减少具体工厂类的数量。
- 示例：
public class ParameterizedFactory : Factory {
public override Product CreateProduct(string type) {
return type switch {
"A" => new ProductA(),
"B" => new ProductB(),
_ => throw new ArgumentException("Invalid type")
};
}
}
- 结合简单工厂：将简单工厂作为抽象工厂的默认实现，用于处理常见或不复杂的实例化逻辑。
- 与依赖注入结合：通过 DI 容器动态注入具体工厂，简化复杂产品族的管理。
总结
- 工厂方法模式提供了更高的扩展性和灵活性，适合复杂或动态变化的产品族。
- 它的实现复杂度较高，不适合产品种类固定或单一的场景。
- 在实际项目中，工厂方法模式常与依赖注入、简单工厂、抽象工厂模式结合使用，以实现更加灵活的设计架构。
