工厂模式——工厂方法模式+注册表

工厂方法模式的瑕疵

在前一篇笔记中我们介绍了工厂方法模式，示例的类图如下：

考虑一种情况：现在要在程序运行时，根据外部资源，动态的实例化对象。也就是说在编译期我们无法知道要实例化的对象的类型。因此在实例化的过程中，就需要加以判断。

例如，在我的例子中，要根据连接到主机的相机来实例化相机对象，那么客户端（使用工厂方法创建实例的一方）使用工厂方法模式创建对象的时候，代码可能是这样：

//运行时确定数组大小，且确定后不可改变
auto camera_devices_ = std::make_unique<std::shared_ptr<CameraDevice>[]>(onlined_camera_num_);
 
for(int i = 0; i < onlined_camera_num_; ++i)
{
	std::shared_ptr<CameraDeviceFactory> factory;
	if("Sick" == camera_name[i])    //camera_name[i]中元素是提前获取的与连接的相机对应的供应商名称
		factory = std::make_shared<SickCameraFactory>();
	else if("Basler" == camera_name[i])
		factory = std::make_shared<BaslerCameraFactory>();
	else if("Huaray" == camera_name[i])
		factory = std::make_shared<HuarayCameraFactory>();
    camera_devices_[i] = factory->CreateCamera();
}

虽然工厂方法模式遵循了开闭原则，即当有新类型的时候，无需修改现有的代码，只需新加产品类和对应工厂类即可。但是对于客户端来说，当需要实例化的类型数量增加时，就需要新增else if去适配，这使得客户端代码变得冗长且难以维护。

注册表

为了解决上面问题，我们可以实现一个类型的注册表，允许动态创建对象。这种方法通过将关键字映射到构造函数指针，使得可以根据字符串名称动态地实例化对象。

#ifndef Reflection_H
#define Reflection_H
 
#include <map>
#include <string>
 
template <typename T, typename... ArgType>
void* CreateInstance(ArgType... args)
{
    return new T(args...);
}
 
//需要反射的类使用该宏注册
#ifndef ReflectRegister
#define ReflectRegister(identifier, class_name, ...) \
    static bool __type##class_name = Object::Register(identifier, (void*)CreateInstance<class_name, ##__VA_ARGS__>);
#endif
 
class Object
{
public:
    template <typename BaseClass, typename... ArgType>
    static BaseClass *CreateObject(const std::string &vendor_name, ArgType... args)
    {
        using CreateFactory = BaseClass *(*)(ArgType...);
        auto& class_map = GetStaticFuncMap();
        auto iter = class_map.find(vendor_name);
        if (iter == class_map.end())
        {
            CRRC_ERROR("class_name not found in map");
            return nullptr;
        }
        else
        {
            CRRC_DEBUG("class_name found in map");
            return reinterpret_cast<CreateFactory>(class_map[vendor_name])(args...);
        }
            
    } 
 
    //向map中注册关键字和类的构造函数
    static bool Register(const std::string &vendor_name, void *ctor_ptr)
    {
        CRRC_DEBUG("Register class_name:"<<vendor_name);
        GetStaticFuncMap()[vendor_name] = ctor_ptr;
        return true;
    }
 
private:
    //获取全局唯一的map
    //map记录了关键字和类的构造函数的映射关系
    static std::map<std::string, void*>& GetStaticFuncMap()
    {
        static std::map<std::string, void*> class_map_;
        return class_map_;
    }
    
};
 
#endif //Reflection_H

在具体相机工厂中，我们可以使用ReflectRegister注册此类（以Basler相机为例，其余类似）：

class BaslerCameraDeviceFactory : public CameraDeviceFactory
{
public:
    std::shared_ptr<CameraDevice> CreateCameraDevice() override
    {
        return std::make_shared<BaslerCameraDevice>();
    }
};
 
ReflectRegister("Basler", BaslerCameraDeviceFactory);

好了，现在回头再看客户端使用工厂方法模式创建对象的代码，就可以简化为：

//运行时确定数组大小，且确定后不可改变
auto camera_devices_ = std::make_unique<std::shared_ptr<CameraDevice>[]>(onlined_camera_num_);
 
for(int i = 0; i < onlined_camera_num_; ++i)
{
	auto p_factory = Object::CreateObject<CameraDeviceFactory>(camera_name[i]);//camera_name[i]中元素是提前获取的与连接的相机对应的供应商名称
	if (!p_factory)
        continue;
    else
        camera_devices_[i] = p_factory->CreateCameraDevice();
        
    delete p_factory;
}