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C++11 设计模式2. 简单工厂模式

news 2025/8/3 2:41:51

简单工厂（Simple Factory）模式

我们从实际例子出发，来看在什么情况下，应用简单工厂模式。

还是以一个游戏举例
//策划：亡灵类怪物，元素类怪物，机械类怪物：都有生命值，魔法值，攻击力三个属性。
//Monster作为父类，M_Undead（亡灵类），M_Element（元素类怪物），M_Mechanic（机械类怪物）。

一般写法如下：

#include <iostream>
using namespace std;//（1）简单工厂（Simple Factory）模式
//策划：亡灵类怪物，元素类怪物，机械类怪物：都有生命值，魔法值，攻击力三个属性。
//Monster作为父类，M_Undead（亡灵类），M_Element（元素类怪物），M_Mechanic（机械类怪物）。namespace _namespace1 {class Monster {public:Monster(int life, int magic, int attack) : m_life(life), m_magic(magic), m_attack(attack){};virtual ~Monster() {};protected:int m_life;int m_magic;int m_attack;};//M_Undead（亡灵类）class M_Undead :public Monster {public:M_Undead(int life, int magic, int attack) :Monster(life, magic, attack) {cout << "创建了一个亡灵类 life = " << m_life <<"  magic = "<< m_magic << "  attack = "<< m_attack << endl;}};//M_Element（元素类怪物）class M_Element :public Monster {public:M_Element(int life, int magic, int attack) :Monster(life, magic, attack) {cout << "创建了一个元素类怪物 life = " << m_life << "  magic = " << m_magic << "  attack = " << m_attack << endl;}};//M_Mechanic（机械类怪物）class M_Mechanic :public Monster {public:M_Mechanic(int life, int magic, int attack) :Monster(life, magic, attack) {cout << "创建了一个机械类怪物 life = " << m_life << "  magic = " << m_magic << "  attack = " << m_attack << endl;}};};void normalTest() {_namespace1::Monster *pm1 = new _namespace1::M_Undead(1, 2, 3);_namespace1::Monster *pm2 = new _namespace1::M_Element(4, 5, 6);_namespace1::Monster *pm3 = new _namespace1::M_Mechanic(7, 8, 9);delete pm1;delete pm2;delete pm3;}int main()
{_CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);//程序退出时检测内存泄漏并显示到“输出”窗口//不使用工厂模式的一般写法normalTest();std::cout << "Hello World!\n";
}

问题

那么这个不使用工厂模式的一般写法有啥问题呢？或者说有啥缺点呢？
   //假设我们在每一个关卡都要 new 出来这些实例对象。
   //有一天策划找到我们说，机械怪物的生命力要加1,我们能想到的合适的办法是：
   //将怪物的参数做成配置文件，游戏加载时候就将配置文件读取成一个一个的全局变量，然后new 的时候用这些全局变量
   //有一天策划又找到我们说：怪物还应该有个"盔甲","鞋子","帽子","武器","盾牌"这些属性，
   //那我们就要改动构造方法了，这个不改不行了，又因为我们在每一关都要new出来这些怪物，因此每个关卡的代码都要改动。
   //言外之意是：这种普通的写法 new +具体类名来创建对象是一种依赖具体类型的紧耦合关系

解决方案

那么怎么改动才合理呢？引入简单工厂模式
//工厂模式：通过把创建对象的代码包装起来，做到创建对象的代码与具体的业务逻辑代码相隔离的目的。

#include <iostream>
using namespace std;//（1）简单工厂（Simple Factory）模式
//策划：亡灵类怪物，元素类怪物，机械类怪物：都有生命值，魔法值，攻击力三个属性。
//Monster作为父类，M_Undead（亡灵类），M_Element（元素类怪物），M_Mechanic（机械类怪物）。namespace _namespace1 {class Monster {public:Monster(int life, int magic, int attack) : m_life(life), m_magic(magic), m_attack(attack){};virtual ~Monster() {};protected:int m_life;int m_magic;int m_attack;};//M_Undead（亡灵类）class M_Undead :public Monster {public:M_Undead(int life, int magic, int attack) :Monster(life, magic, attack) {cout << "创建了一个亡灵类 life = " << m_life <<"  magic = "<< m_magic << "  attack = "<< m_attack << endl;}};//M_Element（元素类怪物）class M_Element :public Monster {public:M_Element(int life, int magic, int attack) :Monster(life, magic, attack) {cout << "创建了一个元素类怪物 life = " << m_life << "  magic = " << m_magic << "  attack = " << m_attack << endl;}};//M_Mechanic（机械类怪物）class M_Mechanic :public Monster {public:M_Mechanic(int life, int magic, int attack) :Monster(life, magic, attack) {cout << "创建了一个机械类怪物 life = " << m_life << "  magic = " << m_magic << "  attack = " << m_attack << endl;}};const int UndeadType = 1;const int ElementType = 2;const int MechanicType = 3;//简单工厂模式,怪物工厂class MonsterFactory {public:Monster * createMonster(int monstertype) {Monster * tempPM = nullptr;switch (monstertype){case UndeadType://UndeadType,ElementType,MechanicType都是程序员定义的表示怪物类型的值//1,2,3可以来源于从配置文件读取的值，//我们可以将 new M_Undead的代码全部都写在这里，//如果策划要改动构造方法，给构造方法里面加上"盔甲","鞋子","帽子","武器","盾牌"这些属性//我们只需要在这里改动，无需在业务逻辑层面改动构造方法。tempPM = new M_Undead(11, 22, 33);break;case ElementType:tempPM = new M_Element(44,55,66);//提示：如果元素怪物有额外的属性，或者参数，也可以在这里设置//tempPM.setxxx(xxx);break;case MechanicType:tempPM = new M_Mechanic(77,88,99);break;default:return tempPM;break;}//注意switch case 使用时候的 这个warning 提示：3 > c:\users\administrator\source\repos\designpattern\002simplefactory\002simplefactory.cpp(80) : warning C4715 : “_namespace1::MonsterFactory::createMonster” : 不是所有的控件路径都返回值//解决方案是加上如下的这一样return tempPM;}};
};void normalTest() {_namespace1::Monster *pm1 = new _namespace1::M_Undead(1, 2, 3);_namespace1::Monster *pm2 = new _namespace1::M_Element(4, 5, 6);_namespace1::Monster *pm3 = new _namespace1::M_Mechanic(7, 8, 9);delete pm1;delete pm2;delete pm3;}void simpleFactoryTest() {_namespace1::MonsterFactory monsfactory;_namespace1::Monster *pm4 = monsfactory.createMonster(_namespace1::UndeadType);_namespace1::Monster *pm5 = monsfactory.createMonster(_namespace1::ElementType);_namespace1::Monster *pm6 = monsfactory.createMonster(_namespace1::MechanicType);delete pm4;delete pm5;delete pm6;
}int main()
{_CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);//程序退出时检测内存泄漏并显示到“输出”窗口//不使用工厂模式的一般写法normalTest();//那么这个不使用工厂模式的一般写法有啥问题呢？//或者说有啥缺点呢？//假设我们在每一个关卡都要 new 出来这些实例对象。//有一天策划找到我们说，机械怪物的生命力要加1,我们能想到的合适的办法是：//将怪物的参数做成配置文件，游戏加载时候就将配置文件读取成一个一个的全局变量，然后new 的时候用这些全局变量//有一天策划又找到我们说：怪物还应该有个"盔甲","鞋子","帽子","武器","盾牌"这些属性，//那我们就要改动构造方法了，这个不改不行了，又因为我们在每一关都要new出来这些怪物，因此每个关卡的代码都要改动。//言外之意是：这种普通的写法 new +具体类名来创建对象是一种 依赖具体类型的紧耦合关系//那么怎么改动才合理呢？引入简单工厂模式//工厂模式：通过把创建对象的代码包装起来，做到创建对象的代码与具体的业务逻辑代码相隔离的目的。simpleFactoryTest();//从上面的代码可以看到，简单工厂模式确实实现了new 出来具体对象， 和 业务逻辑的分离，//但是不符合 "开闭原则"//"开闭原则"说的是代码扩展性问题——对扩展开放，对修改关闭（封闭）；//假设过了两天，策划找到我们说：加一种怪物，新怪物类型：M_Beast（野兽类）//那我们要怎么改呢？首先肯定是加一个 M_Beast类了，继承Monster//然后MonsterFactory 中改动 createMonster方法完成。//很显然，我们要改动到原先的 createMonster 方法，这是违反了 "开闭原则的"。//那么如何改动才合理呢？这就要用到 "工厂方法" 模式std::cout << "Hello World!\n";
}

遗留问题

   //从上面的代码可以看到，简单工厂模式确实实现了new 出来具体对象，和业务逻辑的分离，
   //但是不符合 "开闭原则"
   //"开闭原则"说的是代码扩展性问题——对扩展开放，对修改关闭（封闭）；
   //假设过了两天，策划找到我们说：加一种怪物，新怪物类型：M_Beast（野兽类）
   //那我们要怎么改呢？首先肯定是加一个 M_Beast类了，继承Monster
   //然后MonsterFactory 中改动 createMonster方法完成。
   //很显然，我们要改动到原先的 createMonster 方法，这是违反了 "开闭原则的"。
   //那么如何改动才合理呢？这就要用到 "工厂方法" 模式

简单工厂的UML 图