工厂方法模式

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")};}
}