简单工厂模式介绍、实现、优缺点。

问题

平时代码中，经常见到如下的代码，更有甚者，连LanguageShow()函数都没有，直接在main()中写完所有的逻辑，有多少种情况就复制粘贴多少份。

#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

enum class LanguageType
{
	C,
	CPP,
	Python
};

class LanguageBase
{
public:
	virtual void Show() = 0;
    //virtual void Do() = 0;
};

class CLanguage : public LanguageBase
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "I'm C" << endl;
	}
};

class CPPLanguage : public LanguageBase
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "I'm CPP" << endl;
	}
};

class PythonLanguage : public LanguageBase
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "I'm Python" << endl;
	}
};

void LanguageShow(LanguageType type)
{
	LanguageBase* Language = nullptr;
	switch (type)
	{
	case LanguageType::C:
		Language = new CLanguage();
		break;

	case LanguageType::CPP:
		Language = new CPPLanguage();
		break;

	case LanguageType::Python:
		Language = new PythonLanguage();
		break;

	default:
		Language = nullptr;
		break;
	}

	Language->Show();
	delete Language;
	Language = nullptr;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

	LanguageShow(LanguageType::C);
	LanguageShow(LanguageType::CPP);
	LanguageShow(LanguageType::Python);

    return a.exec();
}

这种写法有几个问题：

1. LanguageShow()函数违反了开闭原则 - 应该对于扩展是开放，对修改是关闭：假如增加新语言JavaScript，该函数免不了被修改;
2. 责任不清， 函数应该只做一件事：LanguageShow()函数目前看来是做了两件事，一是根据条件产生 LanguageBase实例，二是show()；
3. 封装不好：假如LanguageBase还能做其他事Do(), 当LanguageBase再做其他事Do()时，需要再封装一个LanguageDo()函数，并将switch-case那一段代码复制、粘贴到新函数中。

简单工厂的实现

#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

enum class LanguageType
{
	C,
	CPP,
	Python
};

class LanguageBase
{
public:
	virtual void Show() = 0;
    //virtual void Do() = 0;
};

class CLanguage : public LanguageBase
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "I'm C" << endl;
	}
};

class CPPLanguage : public LanguageBase
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "I'm CPP" << endl;
	}
};

class PythonLanguage : public LanguageBase
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "I'm Python" << endl;
	}
};

class Factory
{
public:
	LanguageBase* CreateObject(LanguageType type)
	{
		switch (type)
		{
		case LanguageType::C:
			return new CLanguage();

		case LanguageType::CPP:
			return new CPPLanguage();

		case LanguageType::Python:
			return new PythonLanguage();

		default:
			return nullptr;
		}
	}
};

void LanguageShow(LanguageType type)
{
	Factory factory;
	LanguageBase *language = factory.CreateObject(type);
	if (language != nullptr)
		language->Show();

	delete language;
	language = nullptr;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

	std::vector<LanguageType> languages =
	{
		LanguageType::C,
		LanguageType::CPP,
		LanguageType::Python,
	};

	for (auto it : languages)
	{
		LanguageShow(it);
	}

    return a.exec();
}

上述写法将 LanguageShow()函数分成了两部分，一部分被封装到Factory::CreateObject()中。

1. LanguageShow()对修改关闭，无论再增加多少中语言，都不会再修改该函数；
2. 再增加LanguageDo()函数也无需再复制粘贴代码，可共用Factory::CreateObject()函数，

简单工厂其实不是一个设计模式，反而比较像是一种编程习惯（《Head First 设计模式》）。

简单工厂的优点

1. 工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象。
2. 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量。
3. 通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

简单工厂的缺点

1. 由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响。
2. 使用简单工厂模式将会增加系统中类的个数，在一定程序上增加了系统的复杂度和理解难度。
3. 系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，同样破坏了“开闭原则”；在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。
4. 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构（本例没有使用静态工厂方法）。

引自 工厂模式–简单工厂模式 - 简书 (jianshu.com)

参考

1. 简书 ↩