工厂模式

一、工厂模式是什么？

是C++多态的一种很好的具体表现。通过继承，重写抽象父类的虚函数，并在main函数中通过基类指针指向子类对象的一种编码风格

工厂模式分为三种（简单工厂模式，工厂方法模式，抽象工厂模式）

二、为什么要使用工厂模式？

参考原文链接：https://blog.csdn.net/flyingcloud6/article/details/131352604

解释1、
1.1 如果每次需要的对象构造过程都比较复杂，那么就需要很多行的代码去能去创建一个对象。这样就比较麻烦！

1.2 如果在别的类中又需要创建该对象，那么代码的重复度就很高。

1.3 需要通过一个工具类，把每个对象创建的具体逻辑给隐藏起来，且只对外分别暴露一个调用方法。这样就减少了代码量，以后如果想改代码的话，只需要改一处即可，也方便我们日常的维护。

1.4 该工具类就是工厂模式思想落地实现的一种具体情况，现在只不过很多框架都会自带工厂模式的实现接口。一般不需要我们自己手写，只需简单配置一下就可以使用了。

解释2、

主要是对对象的创建进行了一个封装；
因此也属于创建型模式。

目的：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

优点
一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了；
扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以；
屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。
缺点
每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。

三、简单工厂模式（Simple Factory）

结构组成：
工厂类(SimpleFactory)：工厂模式的核心类，会定义一个用于创建指定的具体实例对象的接口。
抽象产品类(Car)：是具体产品类的继承的父类或实现的接口。
具体产品类(BWM\Audi)：工厂类所创建的对象就是此具体产品实例。

优点与不足：
优点：结构简单，管理方式简单

缺点: 扩展性非常差，新增产品的时候，需要去修改工厂类。

举例子：具体产品类BMW、Audi，抽象产品类Car，工厂类SimpleFactory；

抽象产品类：用于存放一类特征相似的实现，并用于定义具体产品类。

工厂类：用于统计所有的特征，可以根据enum类型创建具体的产品对象。

class Car 
{
public:
	Car(string name):_name(name){}
	virtual void show()=0;
 
protected:
	std::string _name;
};
 
class BMW:public Car
{
public:
	BMW(string name):Car(name){}
	void show() {
		cout << "这是一辆宝马" << endl;
	}
};
 
class Audi :public Car
{
public:
	Audi(string name) :Car(name){}
	void show() {
		cout << "这是一辆奥迪" << endl;
	}
};

好处：
可以看到，简单工厂可以做到，让用户创建对象的时候只需要知道对象的名称（BMW、AUDI）就好，而不需要关心创建对象的细节（BMW是如何建造的、型号是什么等等细节）。

不足：

每当我们想要扩展对象的时候（增加BENZ的对象）就需要在SimpleFactory类中添加代码，增加switch后面的case选项。这样一来，就需要修改源代码。灵活性非常的差！！！

那么，能不能做到添加对象的时候，不对现有代码进行修改呢？（也就是我们开发软件时候需要遵守的开-闭原则）

四、工厂模式

一个具体的工厂生产一个具体的产品。

结构组成：
抽象工厂类（Factory）：工厂方法模式的核心类，提供创建具体产品的接口，由具体工厂类实现。
具体工厂类（BMWFactory \AudiFactory ）：继承于抽象工厂，实现创建对应具体产品对象的方式。
抽象产品类（Car）：它是具体产品继承的父类（基类）。
具体产品类（BWM\Audi）：具体工厂所创建的对象，就是此类。

优点与不足：
优点：工厂方法模式抽象出了工厂类，并把具体产品对象的创建放到具体工厂类实现。实现了一个工厂生产一类产品，不需要修改工厂类，只需要增加新的具体工厂类即可。

缺点：每新增一个产品，就需要增加一个对应的产品的具体工厂类。相比简单工厂模式而言，工厂方法模式需要更多的类定义。

抽象工厂类，提供了创建具体工厂类的纯虚函数，并通过具体工厂类来返回具体产品类；

抽象产品类同上；

举例子：

抽象工厂 + 具体工厂

//工厂方法：
class Factory
{
public:
	virtual Car* createCar(string name) = 0;
};
//宝马工厂
class BMWFactory : public Factory
{
public:
	Car* createCar(string name) 
	{
		return new BMW(name);
	}
};
//奥迪工厂
class AudiFactory : public Factory
{
public:
	Car* createCar(string name)
	{
		return new Audi(name);
	}
};
 
void main()
{
	Factory* bmwfty = new BMWFactory();
	Factory* audifty = new AudiFactory();
 
	Car* p1 = bmwfty->createCar("X6");
	Car* p2 = audifty->createCar("A6");
 
	p1->show();
	p2->show();
     
    // 释放资源
    delete adidasShoes;
    delete adidasProducer;
}

抽象产品 + 具体产品：

class Car 
{
public:
	Car(string name):_name(name){}
	virtual void show()=0;
 
protected:
	std::string _name;
};
 
class BMW:public Car
{
public:
	BMW(string name):Car(name){}
	void show() {
		cout << "这是一辆宝马" << endl;
	}
};
 
class Audi :public Car
{
public:
	Audi(string name) :Car(name){}
	void show() {
		cout << "这是一辆奥迪" << endl;
	}
};

当我们想要增加新的工厂：比如说奔驰工厂的时候，根本不用去管宝马和奥迪，只需要增加一个新的工厂就行了，所以说是符合了软件设计的 “开闭原则” ：对已有的功能关闭，对扩展开放

好处：
可以做到不同的产品，在不同的工厂里面创建（模块化非常清晰），能够对现有工厂，以及产品的修改关闭

不足：
实际上，很多产品是有关联关系的，属于一个产品簇，不应该放到不同的工厂里面去创建，这样
一是不符合实际的产品对象创建逻辑，二是工厂类太多了，不好维护

五、抽象工厂模式

一个具体的工厂可生产多个产品。

工厂模式已经能够满足基本的要求了，但是在实际生活中，比如宝马企业，不止有汽车，还有别的系列产品，比如：车灯、轮胎。。。也就是跟汽车有关的一组产品。这就需要“抽象工厂模式”。

重要区别：

工厂模式：只能生产一个产品。（要么BWM车、要么Audi车）

抽象工厂：可以一下生产一个产品族（里面有很多产品：BWM车\BWM车灯、Audi车\Audi车灯）

结构组成（和工厂模式一样）：
抽象工厂类厂（AbstractFactory）：工厂方法模式的核心类，提供创建具体产品的接口，由具体工厂类实现。
具体工厂类（BMWFactory\AudiFactory）：继承于抽象工厂，实现创建对应具体产品对象的方式。
抽象产品类（Car \Light）：它是具体产品继承的父类（基类）。
具体产品类（BMWCar\AudiCar、BmwLight\AudiLight）：具体工厂所创建的对象，就是此类。

优点与不足：
优点：提供一个接口，可以创建多个产品族中的产品对象，同一类的多个产品对象不需要创建多个工厂。

缺点：相比简单工厂模式而言，抽象工厂模式需要更多的类定义。

举例子：

抽象产品类 + 具体产品类

//系列产品1：
class Car 
{
public:
	Car(string name):_name(name){}
	virtual void show()=0;
 
protected:
	std::string _name;
};
 
class BMW:public Car
{
public:
	BMW(string name):Car(name){}
	void show() {
		cout << "这是一辆宝马" << endl;
	}
};
 
class Audi :public Car
{
public:
	Audi(string name) :Car(name){}
	void show() {
		cout << "这是一辆奥迪" << endl;
	}
};
//系列产品 2：
class Light
{
public:
	virtual void show()=0;
};
class BmwLight :public Light
{
public:
	void show()
	{
		cout << "BMW 的 Light" << endl;
	}
};
class AudiLight :public Light
{
public:
	void show()
	{
		cout << "Audi 的 Light" << endl;
	}
};

抽象工厂类 + 具体工厂类：

//工厂方法 ==>> 抽象工厂（对一组关联关系的产品簇提供产品对象的统一创建）
class Factory
{
public:
	virtual Car* createCar(string name) = 0;//工厂方法  创建汽车
	virtual Light* createLight() = 0;// 工厂方法  创建汽车关联的产品，车灯
};
//宝马工厂
class BMWFactory : public Factory
{
public:
	Car* createCar(string name) 
	{
		return new BMW(name);
	}
	Light* createLight()
	{
		return new BmwLight();
	}
};
//奥迪工厂
class AudiFactory : public Factory
{
public:
	Car* createCar(string name)
	{
		return new Audi(name);
	}
	Light* createLight()
	{
		return new AudiLight();
	}
};

void main()
{
	Factory* bmwfty = new BMWFactory();
	Factory* audifty = new AudiFactory();
 
	Car* p1 = bmwfty->createCar("X6");
	Car* p2 = audifty->createCar("A6");
	p1->show();
	p2->show();
 
	Light* l1 = bmwfty->createLight();
	Light* l2 = audifty->createLight();
	l1->show();
	l2->show();

    delete bmwfty; bmwfty = NULL;
    delete audifty; audifty= NULL;
    delete p1, p2; p1= NULL; p2= NULL;
    delete l1, l2; l1= NULL; l1= NULL;
}

六、应用场景

一、工厂模式应用到以下场景：

1、日志记录器

我们可以使用工厂方法模式来实现日志记录器，将客户端从具体的日志记录器实现中解耦出来，使得客户端只需要关注创建日志记录器的接口，而不用关心具体的实现方式。在这个场景中，我们可以定义一个抽象的Logger工厂接口，具体的文件日志记录器、数据库日志记录器等都实现这个接口并提供自己的创建方法，客户端可以通过调用Logger工厂接口的方法来创建相应的日志记录器。

2、图片读取器

在项目中，我们经常需要读取不同类型的图片，如bmp、jpeg、png等。使用工厂方法模式，我们可以定义一个抽象的ImageReader工厂接口，具体的BmpReader、JpegReader、PngReader等都实现这个接口并提供自己的创建方法，客户端可以通过调用ImageReader工厂接口的方法来创建相应类型的图片读取器。这样一来，我们可以在不同的图片读取器实现中，对图片的解析方式、压缩方式等进行优化和改进，而不需要修改客户端代码。

3、数据库访问器

在数据库操作中，我们经常需要使用到Connection、Statement、ResultSet等对象。使用工厂方法模式，我们可以定义一个抽象的DbConnector工厂接口，具体的MySqlConnection、OracleConnection、SqlServerConnection等都实现这个接口并提供自己的创建方法，客户端可以通过调用DbConnector工厂接口的方法来创建相应类型的数据库访问器。这样一来，我们可以在不同的数据库访问器实现中，对数据库连接、查询性能等进行优化和改进，而不需要修改客户端代码。

4、加密解密器

在项目中，我们经常需要对敏感数据进行加密和解密，如用户密码、信用卡号等。使用工厂方法模式，我们可以定义一个抽象的Encryptor工厂接口，具体的DesEncryptor、AesEncryptor、RsaEncryptor等都实现这个接口并提供自己的创建方法，客户端可以通过调用Encryptor工厂接口的方法来创建相应类型的加密解密器。这样一来，我们可以在不同的加密解密器实现中，对加密算法、安全性等进行优化和改进，而不需要修改客户端代码。

5、GUI控件

在图形界面程序中，我们经常需要使用各种GUI控件，如按钮、文本框、下拉框等。使用工厂方法模式，我们可以定义一个抽象的WidgetFactory工厂接口，具体的WinWidgetFactory、MacWidgetFactory、LinuxWidgetFactory等都实现这个接口并提供自己的创建方法，客户端可以通过调用WidgetFactory工厂接口的方法来创建相应类型的GUI控件。这样一来，我们可以在不同的GUI控件实现中，对界面风格、交互方式等进行优化和改进，而不需要修改客户端代码。

6、代码生成器

在一些代码生成器的开发中，我们需要根据不同的需求生成不同的代码，如Java代码、C++代码等。使用工厂方法模式，我们可以定义一个抽象的CodeGenerator工厂接口，具体的JavaCodeGenerator、CPlusPlusCodeGenerator等都实现这个接口并提供自己的创建方法，客户端可以通过调用CodeGenerator工厂接口的方法来创建相应类型的代码生成器。这样一来，我们可以在不同的代码生成器实现中，对代码风格、编译性能等进行优化和改进，而不需要修改客户端代码。

二、工厂模式应用场景

(1)通常在使用word办公软件的时候，会根据需要绘制出饼状图，柱状图，折线图等图形。可以提供一个工厂类，根据用户的选择创建出不同类型的图形。

(2)QQ空间背景样式，博客背景样式等都提供了各种风格的样式。提供一个工厂，根据用户选择的具体风格样式，创建出各个不同的背景风格，用来装饰QQ空间。

(3)网页下载工具的开发: 根据需要可以下载新浪网页、腾讯网页、搜狐网页等。根据用户的选择，把网页类型传进工厂，将下载该类型的网页内容。

(4)淘宝购物最后一个支付环节，可以选择货到付款、网上银行、支付宝等类型支付。用户可以选择具体的支付方式完成订单,这也是简单工厂模式的一种应用。

(5)电影院打折算法: VIP5折、学生票5折、成人票正常收费等打折算法。

(6)多功能计算器的开发:封装加减乘除等运算操作(大话设计模式的例子)

(7)在很多游戏场合，游戏角色可以选择各种各样的武器，如:手枪、AK47、步枪、大刀等。

(8)如果电脑上装有QQ输入法、搜狗输入法、微软拼音输入法，用户可以设置使用哪种类型的输入法。类似的还可以设置IE浏览器、谷歌浏览器、火狐浏览器。可以设置word2003或者金山的WPS。这些都可以理解为简单工厂模式的一种运用。

(9)软件公司决策是否开发哪一种产品，银行卡识别、身份证识别还是驾驶证识别。

(10)生活中也有很多类似的工厂: 富士康代工工厂；安踏加工厂；咖啡生产基地；沃尔玛等超市提供各种产品供用户使用；肯德基马当劳等。