3.抽象工厂模式
设计模式——抽象工厂模式
一、基本概念
1. 定义
抽象工厂模式（英语：Abstract factory pattern）是一种软件开发设计模式。抽象工厂模式提供了一种方式，可以将一组具有同一主题的单独的工厂封装起来。
在正常使用中，客户端程序需要创建抽象工厂的具体实现，然后使用抽象工厂作为接口来创建这一主题的具体对象。客户端程序不需要知道（或关心）它从这些内部的工厂方法中获得对象的具体类型，因为客户端程序仅使用这些对象的通用接口。抽象工厂模式将一组对象的实现细节与他们的一般使用分离开来。
2. 优缺点
优点：
- 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程。
- 灵活性增强，对于新产品的创建，只需多写一个相应的工厂类。
- 典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，无须关心其他实现类，满足迪米特法则、依赖倒置原则和里氏替换原则。
- 可以在类的内部对产品族中相关联的多等级产品共同管理，而不必专门引入多个新的类来进行管理。
- 当需要产品族时，抽象工厂可以保证客户端始终只使用同一个产品的产品组。
- 抽象工厂增强了程序的可扩展性，当增加一个新的产品族时，不需要修改原代码，满足开闭原则。
缺点：
- 当产品族中需要增加一个新的产品时，所有的工厂类都需要进行修改。增加了系统的抽象性和理解难度。
3. 结构
抽象工厂模式的主要角色如下。
- 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，它包含多个创建产品的方法 newProduct()，可以创建多个不同等级的产品；
- 具体工厂（Concrete Factory）：主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建。
- 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品。
- 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间是多对一的关系。
classDiagram
class AbstractFactory {
<<abstract>>
+createShape() Shape
+createColor() Color
}
class ShapeFactory {
+createShape() Shape
}
class ColorFactory {
+createColor() Color
}
class Shape {
<<abstract>>
+draw() void
}
class Rectangle {
+draw() void
}
class Circle {
+draw() void
}
class Square {
+draw() void
}
class Color {
<<abstract>>
+fill() void
}
class Red {
+fill() void
}
class Green {
+fill() void
}
class Blue {
+fill() void
}
AbstractFactory <|-- ShapeFactory
AbstractFactory <|-- ColorFactory
Shape <|-- Rectangle
Shape <|-- Circle
Shape <|-- Square
Color <|-- Red
Color <|-- Green
Color <|-- Blue
ShapeFactory ..> Rectangle : 创建
ShapeFactory ..> Circle : 创建
ShapeFactory ..> Square : 创建
ColorFactory ..> Red : 创建
ColorFactory ..> Green : 创建
ColorFactory ..> Blue : 创建
二、代码实现
AbstractFactory.hpp:
#pragma once
#include <memory>#include <string>
class Shape;class Color;
/* * 抽象工厂 * */class AbstractFactory {public: virtual ~AbstractFactory() = default;
virtual std::unique_ptr<Color> getColor(const std::string& color) = 0; virtual std::unique_ptr<Shape> getShape(const std::string& shape) = 0;};ShapeFactory.hpp：
#pragma once
#include <iostream>#include <memory>#include <string>
#include "AbstractFactory.hpp"
/* * 形状工厂 * */class Shape {public: virtual ~Shape() = default; virtual void creatShape() = 0;};
class Rectangle : public Shape {public: void creatShape() override { std::cout << "创建一个矩形..." << std::endl; }};
class Circle : public Shape {public: void creatShape() override { std::cout << "创建一个圆形..." << std::endl; }};
class Square : public Shape {public: void creatShape() override { std::cout << "创建一个正方形..." << std::endl; }};
/* * 创建继承自 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象 * */class ShapeFactory : public AbstractFactory {public: std::unique_ptr<Color> getColor(const std::string& color) override { return nullptr; }
std::unique_ptr<Shape> getShape(const std::string& shape) override { if (shape == "circle") { return std::make_unique<Circle>(); } else if (shape == "rectangle") { return std::make_unique<Rectangle>(); } else if (shape == "square") { return std::make_unique<Square>(); } else { return nullptr; } }};ColorFactory.hpp:
#pragma once
#include <iostream>#include <memory>#include <string>
#include "AbstractFactory.hpp"
/* * 颜色工厂 * */class Color {public: virtual ~Color() = default; virtual void fillColor() = 0;};
class Red : public Color {public: void fillColor() override { std::cout << "喷涂红色..." << std::endl; }};
class Green : public Color {public: void fillColor() override { std::cout << "喷涂绿色..." << std::endl; }};
class Blue : public Color {public: void fillColor() override { std::cout << "喷涂蓝色..." << std::endl; }};
class ColorFactory : public AbstractFactory {public: std::unique_ptr<Color> getColor(const std::string& color) override { if (color == "red") { return std::make_unique<Red>(); } else if (color == "green") { return std::make_unique<Green>(); } else if (color == "blue") { return std::make_unique<Blue>(); } else { return nullptr; } }
std::unique_ptr<Shape> getShape(const std::string& shape) override { return nullptr; }};FactoryProducer.hpp:
#pragma once
#include <memory>#include <string>
#include "ColorFactory.hpp"#include "ShapeFactory.hpp"
class FactoryProducer { /* * 创建一个工厂生成器类，通过传递形状或颜色信息来获取工厂 * */public: static std::unique_ptr<AbstractFactory> getFactory(const std::string& choice) { if (choice == "color") { return std::make_unique<ColorFactory>(); } else if (choice == "shape") { return std::make_unique<ShapeFactory>(); } else { return nullptr; } }};main.cpp:
#include "FactoryProducer.hpp"
int main() { /* * 客户 * */ auto sf = FactoryProducer::getFactory("shape"); auto circle = sf->getShape("circle"); circle->creatShape(); return 0;}参考：
Thanks for reading!