1. 介紹

工廠方法模式是一種創(chuàng)建型模式，是簡單工廠模式的一個升級版本，主要解決簡單工廠模式不符合開閉原則的問題。本文會先說一下簡單工廠模式，以及存在的問題，然后再引出工廠模式。

工廠設計模式是一種創(chuàng)建對象的設計模式，它的主要目的是通過定義一個接口來創(chuàng)建對象，使得子類決定實例化哪個類。這篇文章，我們將分析工廠模式是什么，它包含什么類型以及如何工作。

從整體上看，工廠模式可以分為三種主要類型：簡單工廠模式、工廠方法模式和抽象工廠模式。

1.1 簡單工廠模式

簡單工廠模式定義一個創(chuàng)建對象的類(工廠類)來負責創(chuàng)建其他對象(產品對象)的實例，這個類(工廠類)中的創(chuàng)建功能根據參數不同，創(chuàng)建不同的對象(產品對象)實例。這就存在一個問題，每增加一個產品類，就要修改工廠的創(chuàng)建邏輯，增加一個相應的產品對象創(chuàng)建，這違反了程序設計的開閉原則。

概述

簡單工廠模式并不是一個正式的設計模式，而是一個創(chuàng)建對象的簡單方法。在簡單工廠模式中，通常會有一個工廠類，它根據參數的不同返回不同類型的對象。這個模式的優(yōu)點是簡單明了，但缺點是違背了開閉原則。

角色

工廠類：負責創(chuàng)建產品的實例，提供一個靜態(tài)方法供外部調用。

產品類：所有產品類都需實現(xiàn)相同的接口，用于定義產品的公共行為。

客戶端：通過工廠類來獲取產品實例，并使用這些實例。

設計模式之簡單工廠模式(C#語言描述)

嚴格意義上來說，簡單工廠模式并不屬于GoF的23種設計模式，但是它是學習其他工廠模式的基礎和前提條件。理解了簡單工廠模式，學習工廠方法模式和抽象工廠模式會比較容易一些。

簡單工廠模式的定義

定義一個工廠類，他可以根據不同的參數返回不同類的實例。通常情況下，被創(chuàng)建的類的實例通常都具有共同的父類。

簡單工廠模式又可以稱之為靜態(tài)工廠方法模式，因為創(chuàng)建對象實例的方法通常都是靜態(tài)方法。

在簡單工廠模式中，只需要記住一點。一個簡單的參數可以即可獲得所需的對象實例。

簡單工廠模式的UML圖如下：

簡單工廠模式包含三個角色：

1、工廠角色(Factory)：該類是簡單工廠的核心，我們所需要的對象實例就是這個類幫我們創(chuàng)建的，它里面有一個靜態(tài)方法GetProduct(string productType)，我們通過傳入產品類型(productType)來得到我們想要的產品。

2、抽象產品角色(AbstractProduct)：該類是所有產品的父類。它可以是接口或者抽象類。只有這樣我們才能給工廠的GetProduct(string productType)方法定義返回值。

3、實體產品(ConcreteProductA，ConcreteProductB，ConcreteProductC):這些類是簡單工廠最終要創(chuàng)建的目標，也是客戶端最終想要的對象實例。

現(xiàn)在來假設一種場景，我們開發(fā)過程中，肯定會用到按鈕，圓形按鈕、正方形按鈕、矩形按鈕等等，在程序的很多地方我們都可能會復用這些按鈕。我們可以通過一個簡單工廠來幫助我們創(chuàng)建這些按鈕。

簡單工廠模式的類圖

SimpleFactory是個工廠類，負責創(chuàng)建對象(具體的工廠)。Product是要創(chuàng)建產品的抽象類，負責定義統(tǒng)一的接口。ProductA和ProductB是具體的產品類型，是Product的實現(xiàn)。我們看一下簡單工廠模式的優(yōu)缺點。

簡單工廠模式優(yōu)點：

實現(xiàn)簡單、結構清晰。抽象出一個專門的工廠類來負責某類工廠對象的創(chuàng)建。使用者可以不關注具體工廠對象的類名，只要傳入相應的參數就能創(chuàng)建對應的工廠對象。簡單工廠模式的缺點：

不易擴展，一旦新增產品類型，就得修改工廠的創(chuàng)建邏輯，不符合開閉原則。當產品類型較多的時候，工廠創(chuàng)建邏輯會過于復雜，不利于維護。簡單工廠模式的應用場景：

產品具有明顯的繼承關系，并且產品的類型不多或有限。所有的產品具體有相同的方法和類似的屬性，使用者不關心具體的類型，只希望傳入合適的參數，然后返回合適的工廠對象。1.2 工廠方法模式

為了解決簡單工廠存在的，新增產品類型，就修改工廠的創(chuàng)建邏輯的問題。提出了工廠方法模式。工廠方法模式定義了一個創(chuàng)建對象(產品對象)的接口，讓子類(工廠類)來決定創(chuàng)建哪個類(產品類)的實例。它是一個類(工廠類)的實例化，延遲到其子類。

Product是要創(chuàng)建產品的抽象類，ProductA和ProductB是具體的產品類型。Factory是所有工廠的抽象類，負責定義統(tǒng)一的接口。ProductAFactory和ProductBFactory是具體的工廠類，分別負責產品ProductA和ProductB的創(chuàng)建。工廠方法類利用依賴倒置原則，高層模塊不依賴于底層的模塊，它們應該依賴于抽象，面向接口編程，從而解決了簡單工廠模式違反軟件設計的開閉原則的問題。工廠方法模式也有一些優(yōu)缺點，接下來我們看一下。

工廠方法模式的優(yōu)點：

解決了簡單工廠模式違反開閉原則的問題，使程序擴展性增強。工廠方法模式的缺點：

對于由多種分類(存在不同的分類方式組合)的產品，或者具有二級分類的產品，工廠方法模式不適用。工廠方法模式的應用場景：

客戶端不知道它所需要的對象的類。工廠類希望通過其子類來決定創(chuàng)建哪個具體類的對象。2， 舉例

一般主程序只關注業(yè)務邏輯(抽象類接口)，不關心具體的業(yè)務細節(jié)(抽象類接口的具體實現(xiàn))。這些業(yè)務細節(jié)就可以放在創(chuàng)建對象的邏輯(工廠創(chuàng)建邏輯)中，主程序只要設置指定的參數，就能通過創(chuàng)建對象的邏輯獲取相應對象(工廠對象)。

接下來會分別舉例說明簡單工廠模式、工廠方法模式的C語言實現(xiàn)。

2.1 簡單工廠模式舉例

#include

#include

enum {

PRODUCTA = 1,

PRODUCTB,

PRODUCTC,

};

// define product interface

typedef struct Product {

void (*show)(struct Product*);

} Product;

// define specific productA class

typedef struct ProductA {

Product product;

} ProductA;

// define productA show function

void ProductA_show(Product* product) {

printf("This is ProductA\n");

}

// define specific productB class

typedef struct ProductB {

Product product;

} ProductB;

// define productB show function

void ProductB_show(Product* product) {

printf("This is ProductB\n");

}

// define factory class

typedef struct Factory {

Product* (*create_product)(int);

} Factory;

// define factory create product logic

Product* factory_create_product(int type) {

Product* product = NULL;

switch (type) {

case 1:

product = (Product*)malloc(sizeof(ProductA));

product->show = ProductA_show;

break;

case 2:

product = (Product*)malloc(sizeof(ProductB));

product->show = ProductB_show;

break;

default:

printf("Invalid product type\n");

break;

}

return product;

}

int main() {

// implement factory instance

Factory simple_factory = { factory_create_product };

// use factory instance to create specific productA

Product* productA = simple_factory.create_product(PRODUCTA);

productA->show(productA);

free(productA);

// use factory instance to create specific productB

Product* productB = simple_factory.create_product(PRODUCTB);

productB->show(productB);

free(productB);

// use factory instance to create specific productC

Product* productC = simple_factory.create_product(PRODUCTC);

if (productC != NULL) {

free(productC);

}

return 0;

}

在這個例子中，定義了一個產品接口(Product)和兩個具體產品類(ProductA 和 ProductB)，這兩個具體的產品類都實現(xiàn)了產品接口。此外，還定義了一個工廠類(Factory)，它有一個 create_product 方法，通過該方法可以根據傳入的參數創(chuàng)建不同類型的產品對象。

在 main 函數中，使用工廠類實例化了一個工廠對象，然后用這個工廠對象創(chuàng)建了具體產品對象ProductA 和ProductB，并調用它們的 show 方法打印出相應的信息。當傳入一個無效的參數時，工廠類會打印出錯誤信息。

2.2 工廠方法模式舉例

#include

#include

// define product interface

typedef struct Product {

void (*show)(struct Product*);

} Product;

// define specific productA class

typedef struct ProductA {

Product product;

} ProductA;

// define productA show function

void ProductA_show(Product* product) {

printf("This is ProductA\n");

}

// define specific productB class

typedef struct ProductB {

Product product;

} ProductB;

// define productB show function

void ProductB_show(Product* product) {

printf("This is ProductB\n");

}

// define factory interface

typedef struct Factory {

Product* (*create_product)(struct Factory*);

} Factory;

// define specific factoryA class

typedef struct FactoryA {

Factory factory;

} FactoryA;

// inplement factoryA create_product function

Product* factoryA_create_product(Factory* factory) {

Product* product = (Product*)malloc(sizeof(Product));

product->show = ProductA_show;

return product;

}

// define specific factoryB class

typedef struct FactoryB {

Factory factory;

} FactoryB;

// inplement factoryB create_product function

Product* factoryB_create_product(Factory* factory) {

Product* product = (Product*)malloc(sizeof(Product));

product->show = ProductB_show;

return product;

}

int main() {

// create specific factoryA instance

FactoryA FactoryA;

FactoryA.factory.create_product = factoryA_create_product;

// create specific factoryB instance

FactoryB FactoryB;

FactoryB.factory.create_product = factoryB_create_product;

// use specific factory instance create specific product

Product* productA = FactoryA.factory.create_product(&FactoryA.factory);

productA->show(productA);

free(productA);

// use specific factory instance create specific product

Product* productB = FactoryB.factory.create_product(&FactoryB.factory);

productB->show(productB);

free(productB);

return 0;

}

在這個例子中，定義了一個產品接口(Product)和兩個具體產品類(ProductA 和 ProductB)，這兩個具體的產品類都實現(xiàn)了產品接口。另外，還定義了一個工廠接口(Factory)和兩個具體工廠類(FactoryA 和 FactoryB)，它們都實現(xiàn)了工廠接口。每個具體工廠類都有一個創(chuàng)建產品的方法，通過該方法可以創(chuàng)建相應的產品對象。

在 main 函數中，首先創(chuàng)建了具體工廠對象FactoryA 和 FactoryB，然后通過它們的create_product方法分別創(chuàng)建了具體產品對象ProductA 和ProductB。最后，使用 free 函數釋放了創(chuàng)建的產品對象。