设计模式 之美 -- 简单工厂模式

1. 解决问题

举例如下：

我们实现一个卖衣服的功能，衣服的种类有很多：帽子，裤子，T恤。。。 每卖一种衣服，我们都要进行一次实例化，通过new/malloc申请空间，会有如下两种问题：

1. new /malloc之后往往需要跟随一堆异常处理代码，当衣服种类越来越多，我们的代码会显得异常臃肿。
2. 当新的服务员来到商店，他想要卖衣服，但是不知道买衣服的流程（从哪个仓库取出来？进行什么样的加工。。。。）

此时，简单工厂就能解决这样的问题

1. 简单工厂模式将 new/malloc以及一些衣服的加工操作 进行封装，并不会暴露给外界，将对象的创建和使用完全分离。
2. 新来的同事不需要知道 卖衣服的具体流程，直接调用生产函数拿到衣服的对象，直接卖就可以。

总之，建立对象的类就像加工一个产品，使用产品的人不需要知道我的产品怎么加工的，只需要使用工厂生成产品，直接用即可。从软件开发角度来说，工厂模式降低了模块之间的耦合度。

2. 应用场景

1. 针对需要大量实例化对象的类 的设计
2. 逻辑处理是简单单一的场景

3. 实现

维护一个工厂类，专门负责创建不同的产品，创建产品的内容由工厂自己决定。

C++实现：

实现功能：简单工厂模式 创建不同种类的衣服，直接售卖，而不需要关心衣服的创建 销毁逻辑。

#include <iostream>using namespace std;/*工厂的可以制造的衣服种类*/
enum ClothType{hat,paths};class Cloth{public:virtual void createCloth(void) = 0;virtual ~Cloth(){} //定义为虚函数，对象空间回收时则会调用子类的析构含糊是
};/*帽子类*/
class Hat: public Cloth{public:Hat(){cout << "Hat::hat()" << endl;}virtual void createCloth(void) {cout << "Hat::createHat()" << endl;}~Hat(){cout << "Hat::delete()" << endl;}
};/*裤子类*/
class Paths: public Cloth{public:Paths(){cout << "Paths::paths()" << endl;}virtual void createCloth(void) {cout << "Paths::createPaths()" << endl;}~Paths(){cout << "Paths::delete()" << endl;}
};/*工厂类，负责不同的衣服的生产*/
class clothFactory { public:Cloth * createSpecificCloth(ClothType type) {switch(type){case hat:return (new Hat());case paths:return (new Paths());default:return NULL;}}
};int main()
{clothFactory cloFac;Cloth *clothA = cloFac.createSpecificCloth(hat);//制造帽子Cloth *clothB = cloFac.createSpecificCloth(paths);//制造裤子clothA -> createCloth();clothB -> createCloth();delete clothA;delete clothB;return 0;
}

编译运行输出如下：

Hat::hat()
Hat::createHat()
Paths::paths()
Paths::createPaths()
Hat::delete()
Paths::delete()

C语言实现

实现功能：和C++实现的功能一样，通过简单工厂封装衣服的创建逻辑，通过工厂创建出指定的衣服对象，直接使用。

实现逻辑：函数指针

retval.h 规范返回值，以及free逻辑

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#define return_if_fail(p)\if(!(p)){\printf("%s:%d Warning:"#p"Failed\n",__func__,__LINE__);\return;}#define return_val_if_fail(p, ret)\if(!(p)){\printf("%s:%d Warning:"#p"Failed\n",__func__,__LINE__);\return (ret);}#define SAFE_FREE(p) if(p != NULL){free(p); p = NULL;}

cloth.h 衣服厂商

#ifndef __CLOTH_H__
#define __CLOTH_H__#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "retval.h"struct _Cloth;
typedef struct _Cloth Cloth;typedef Cloth* (*createClothFunc)();
typedef void (*deleteClothFunc)(Cloth* thiz);struct _Cloth 
{createClothFunc createCloth;deleteClothFunc deleteCloth;
};static inline Cloth* oper_createCloth(Cloth *thiz) {return_val_if_fail(thiz != NULL,NULL);return thiz -> createCloth();
} static inline void oper_deleteCloth(Cloth *thiz) {if (NULL != thiz && NULL != thiz -> deleteCloth ) {thiz -> deleteCloth(thiz);}return;
}#endif

hat.h

#include <stdio.h>
#include "cloth.h"typedef struct _Hat Hat;typedef Cloth* (*createHatClothFunc)();
typedef void (*deleteHatClothFunc)(Hat* thiz);struct _Hat {createHatClothFunc createHatCloth;//创建帽子deleteHatClothFunc deleteHatCloth;//删除帽子
};Hat * oper_hat_create(void);//创建帽子对象

hat.c

#include <stdio.h>
#include "retval.h"
#include "hat.h"static Cloth* oper_createHatCloth()
{Cloth *cloth = malloc(sizeof(cloth));if(cloth != NULL) { printf("create hat cloth\n");}return cloth;
}static void oper_deleteHatCloth(Hat* thiz) {printf("delete hat cloth\n"); if(thiz != NULL) {SAFE_FREE(thiz);}return;
} Hat * oper_hat_create(void) {Hat *thiz = (Hat *)malloc(sizeof(Hat));if(thiz != NULL) {thiz -> createHatCloth = oper_createHatCloth;thiz -> deleteHatCloth = oper_deleteHatCloth;}return thiz;
}

path.h

#include <stdio.h>
#include "cloth.h"typedef struct _Path Path;typedef Cloth* (*createPathClothFunc)();
typedef void (*deletePathClothFunc)(Path* thiz);struct _Path {createPathClothFunc createPathCloth;//创建裤子deletePathClothFunc deletePathCloth;//删除裤子
};/*创建裤子对象*/
Path * oper_path_create(void); 

path.c

/*裤子类，封装了对象的创建和删除*/
#include <stdio.h>
#include "retval.h"
#include "path.h"static Cloth* oper_createHatCloth() //创建
{Cloth *cloth = malloc(sizeof(cloth));if(cloth != NULL) { printf("create paths cloth\n");}return cloth;
}static void oper_deletePathCloth(Hat* thiz) {//删除printf("delete paths cloth\n"); if(thiz != NULL) {SAFE_FREE(thiz);}return;
} Hat * oper_path_create(void) {Path *thiz = (Path *)malloc(sizeof(Path));if(thiz != NULL) {thiz -> createPathCloth = oper_createHatCloth;thiz -> deletePathCloth = oper_deletePathCloth;}return thiz;
}

factory.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>#include "hat.h"
#include "paths.h"
#include "cloth.h"
#include "retval.h"
#include "factory.h"/*通过传入的字符类型 clothName 来表示要创建对应的衣服对象*/
Cloth* factory_create_op(char clothName) {Cloth *cloth = (Cloth*) malloc(sizeof(Cloth));if(NULL != cloth) {switch (clothName) {case 'h':cloth = (Cloth*)oper_hat_create();break;case 'p':cloth = (Cloth*)oper_path_create();break;default:;}}	return cloth;
}/*释放工厂对象*/
void facory_delete_op(Factory *thiz) {assert(thiz != NULL);SAFE_FREE(thiz);
}Factory *FactoryCreate(void) {Factory *thiz = malloc(sizeof(Factory));if(thiz != NULL){thiz -> create_op = factory_create_op;thiz -> delete_op = facory_delete_op;}return thiz;
}

factory.h

#ifndef __FACTORY_H__
#define __FACTORY_H__#include <stdio.h>
#include "cloth.h"typedef struct  _Factory Factory;typedef Cloth* (*factoryCreateFunc)();
typedef void (*factoryDeleteFunc)(Factory *thiz);struct _Factory{factoryCreateFunc create_op;factoryDeleteFunc delete_op;
};Factory *FactoryCreate(void);
Cloth* factory_create_op(char clothName);
void facory_delete_op(Factory *thiz);#endif

main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#include "factory.h"
#include "cloth.h"int main(int argc, char *argv[]) {Factory *factory = FactoryCreate();Cloth *clothA = factory_create_op('h');oper_createCloth(clothA);oper_deleteCloth(clothA);Cloth *clothB = factory_create_op('p');oper_createCloth(clothB);oper_deleteCloth(clothB);	factory->delete_op(factory);return 0;
}

编译输出如下：

create hat cloth
delete hat cloth
create paths cloth
delete paths cloth

4. 缺点

通过以上的实现，我们很明显的发现当增加商品的时候需要修改工厂，同时无法增加除了衣服之外的其他种类商品。

1. 违反了开闭原则：简单工厂模式在扩展产品的时候需要去修改工厂。开闭原则讲究的是对扩展开发，对修改关闭。
2. 不支持扩展新种类的商品。