案例分析：设计模式与代码的结构特性

1.什么是创建型模式

创建型模式顾名思义，是一种专注于类的实例化过程的设计模式，它的目标是将创建对象和使用对象的代码分离。外界只需要知道可以通过一组接口来获取对象，而不用关心具体是如何实现的

创建型模式主要以工厂模式为主，这也是本文研究的重心

2.简单工厂模式

想象有一组按钮ButtonA,ButtonB... ...，他们继承自相同的基类Button，实现了规定的接口。简单工厂模式会提供一个类来创建这些按钮的实例，接口调用者只需要提供不同的参数，就可以获得不同的实例

类图如下所示

部分实现代码如下

Factory.cpp

#include "Factory.h"
#include "ButtonA.h"
#include "ButtonB.h"
Factory::Factory(){}
Factory::~Factory(){}
Button* Factory::createButton(string bname)
{
    if(bname=="A")
        return new ButtonA();
    else if(bname=="B")
        return new ButtonB();
    return NULL;
}

main.cpp

int main(int argc, char** argv) {
    Button* b=Factory::createButton("B");
    b->showType();
    delete b;
    return 0;
}

3.简单工厂模式的优缺点和适用场景

优点：

①对象的创建和使用完全分开了，耦合度低。接口的调用者只需要简单的填入参数，由工厂类进行逻辑判断和创建对象

②比较灵活，增加新类或修改、替换类，无需改动接口调用者的代码

缺点：

①工厂类的职责重，出现错误很显然会影响整个系统

②增加新类或替换类需要改动工厂类的逻辑，违背开闭原则

③随着类的增长，工厂类内部的逻辑判断也会越来越复杂

简单工厂模式对接口调用者来说使用方便，很适合要创建的类种类较少的情况，JDK类库中广泛使用了简单工厂模式。

4.简单工厂模式改进：工厂方法模式

在简单工厂模式中，我们利用了Button的多态，通过Button类型的返回值来得到不同的实例，通过统一实现的接口进行使用

现在把多态引入工厂类就可以对简单工厂模式进行改进：创建一个抽象的工厂类，规定接口，由具体的工厂子类来实现接口，创建具体的对象。用户只需要知道对象对应的工厂子类即可

类图如下

对应代码如下

FactoryA.cpp

#include "Factory.h"
#include "ButtonA.h"
FactoryA::FactoryA(){}
FactoryA::~FactoryA(){}
Button* FactoryA::createButton()
{
        return new ButtonA();
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "Button.h"
#include "FactoryB.h"
using namespace std;

int main(int argc, char** argv) {
    FactoryB* f=new FactoryB()
    Button* b=f->createButton();
    b->showType();
    delete b;
    return 0;
}

工厂方法模式保留了简单工厂模式的优点：对接口的调用者来说，获取对象依然很简单（只需要记住参数->只需要记住具体的工厂子类），也无需修改自己的代码。同时，它克服了简单工程模式最大的缺点，增加新类或替换类无需修改客户端代码，只需要增加对应的工厂子类即可，符合开闭原则。核心的父类只定义接口，职责分散。系统拥有了良好的可扩展性。

工厂方法模式并不是完美的，在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

在以下情况下可以使用工厂方法模式：

• 一个类不知道它所需要的对象的类：在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建；客户端需要知道创建具体产品的工厂类。
• 一个类通过其子类来指定创建哪个对象：在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。
• 将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个，客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类，需要时再动态指定，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。