1. 工厂方法模式(Factory Method Pattern)
将对象的创建延迟到子类中实现，每个具体产品类都有一个对应的工厂类负责创建，从而使得系统更加灵活。客户端可以通过调用工厂方法来创建所需的产品，而不必关心具体的实现细节。这种模式符合开放-封闭原则，对扩展开放、对修改关闭。
不同于 简单工厂模式 定义一个工厂方法来创建产品，工厂方法模式 的 每个产品都有一个对应的工厂类来创建。这样每个产品类和工厂类相互独立，可以独立进行扩展，符合开放-封闭原则。例如，在一个图形绘制软件中，可以使用 工厂方法模式 来创建不同类型的图形对象，如圆形、矩形、三角形等，每个图形都有一个对应的工厂类来创建。
假设我们要设计一个电子产品工厂来生产不同类型的产品，如手机、电视、电脑等。如果使用 简单工厂模式，我们需要一个工厂类来创建所有不同类型的电子产品，客户端代码需要指定电子产品类型，工厂类根据类型来创建相应的产品对象。但是，随着产品类型的增加，工厂类的代码会越来越复杂，难以维护和扩展。
相反，如果使用 工厂方法模式，每个产品类型都有一个对应的工厂类来创建，工厂方法 可以独立进行扩展，每个工厂类只需要关心自己负责的产品类型，代码更加清晰和易于维护。例如，手机工厂类负责创建手机产品对象，电视工厂类负责创建电视产品对象，电脑工厂类负责创建电脑产品对象等。客户端代码只需要知道所需的产品类型，选择对应的工厂类即可，不需要知道具体的创建细节。
2. 结构
2.1 角色
工厂方法模式是在简单工厂模式上的改进，主要包含如下几个角色及组件
- 抽象工厂（Creator）：整个工厂模式的核心角色，它与应用无关，主要在创建模式中规范和产品对应的工厂对象的标准化定义。
- 具体工厂（Concrete Creator）：实现了抽象工厂的具体工厂类，该类型是和应用直接交互的具体实现类，在应用程序中调用，用于创建产品对象。
- 抽象产品（Product）：工厂方法模式创建的所有类型的超级父类，该类型和具体业务有关，用于规范工厂方法模式中创建的方法对象具备的公共特征行为。
- 具体产品（Concrete Product）：该类型实现了抽象产品 父类，是工厂方法模式中具体创建的实例对象。
2.2 类图
3.优缺点
优点：
- 遵循开闭原则：工厂方法模式允许在不修改原有代码的情况下增加新的产品，这符合软件工程中的开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。当需要添加新产品时，只需要添加具体的产品类和对应的工厂类，而不需要修改已有的抽象工厂和客户端代码。
- 高扩展性：由于所有的具体工厂类都继承自同一个抽象父类，这使得系统在加入新产品时具有良好的扩展性。这种模式鼓励使用多态性，允许工厂自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。
- 隐藏了创建对象的复杂性：用户或客户端不需要关心创建对象的细节，甚至不需要知道具体产品类的类名，只需要关心所需产品对应的工厂即可。这有助于减少客户端与具体产品类之间的耦合度
缺点：
- 增加了类的数量：当有成千上万个类型的产品时，就需要有成千上万个工厂类来生产这些产品。这会增加系统的复杂度，需要编译和运行的类数量增加，可能会给系统带来额外的开销。
- 增加了系统的复杂度：在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，并且还要提供与之对应的具体工厂类。这会导致系统中类的个数成对增加，从而增加了系统的复杂度。
4.示例
#include <iostream>
#include <string>
// 产品接口
class Animal {
public:
virtual void makeSound() = 0; // 纯虚函数
virtual ~Animal() {} // 虚析构函数
};
// 具体产品
class Dog : public Animal {
public:
void makeSound() override {
std::cout << "Woof!" << std::endl;
}
};
class Cat : public Animal {
public:
void makeSound() override {
std::cout << "Meow!" << std::endl;
}
};
// 工厂接口
class AnimalFactory {
public:
virtual Animal* createAnimal() = 0; // 纯虚函数，工厂方法
virtual ~AnimalFactory() {} // 虚析构函数
};
// 具体工厂
class DogFactory : public AnimalFactory {
public:
Animal* createAnimal() override {
return new Dog();
}
};
class CatFactory : public AnimalFactory {
public:
Animal* createAnimal() override {
return new Cat();
}
};
// 客户端代码，使用工厂方法模式
int main() {
AnimalFactory* factory;
// 根据用户输入或条件选择具体的工厂
std::string type;
std::cout << "Enter the type of animal factory ('dog' or 'cat'): ";
std::cin >> type;
if (type == "dog") {
factory = new DogFactory();
} else if (type == "cat") {
factory = new CatFactory();
} else {
std::cout << "Invalid factory type." << std::endl;
return 1;
}
// 使用工厂创建对象
Animal* animal = factory->createAnimal();
animal->makeSound();
delete animal; // 使用完对象后，记得释放内存
delete factory; // 释放工厂对象
return 0;
}Animal是一个产品接口，声明了所有动物必须实现的makeSound方法。Dog和Cat是具体产品，它们继承自Animal并实现了makeSound方法。AnimalFactory是工厂接口，声明了createAnimal方法用于创建动物对象。DogFactory和CatFactory是具体工厂，它们继承自AnimalFactory并实现了createAnimal方法，分别返回Dog和Cat的实例。- 在
main函数中，我们根据用户输入来创建相应的工厂对象，然后使用该工厂对象创建动物对象。
工厂方法模式允许系统在不修改客户端代码的情况下引入新的产品，提高了系统的扩展性和可维护性。
