C++ 设计模式——抽象工厂模式

抽象工厂模式

- 抽象工厂模式
- - 主要组成部分
  - 代码实现
  - 抽象工厂模式模式的 UML 图
  - 抽象工厂模式 UML 图解析
  - 优点和缺点
  - 适用场景

抽象工厂模式提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们的具体类。它通常用于需要创建多个产品族的场景。

引入“抽象工厂模式”设计模式的定义（实现意图）：提供一个接口，让该接口负责创建一系列相关或者相互依赖的对象，而无须指定它们具体的类。

主要组成部分

抽象工厂（AbstractFactory）：定义创建抽象产品的接口。它声明了用于创建不同类型产品的方法。
具体工厂（ConcreteFactory）：实现抽象工厂接口，创建具体产品。每个具体工厂负责生成一组相关的具体产品。
抽象产品（AbstractProduct）：定义产品的接口。它为具体产品提供了一个公共的接口。
具体产品（ConcreteProduct）：实现抽象产品接口的具体类。每个具体产品对应于一个具体工厂。

代码实现

以下是使用抽象工厂模式创建不同类型的怪物对象的代码示例：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 怪物父类
class Monster {
public:
    Monster(int life, int magic, int attack) : m_life(life), m_magic(magic), m_attack(attack) {}
    virtual ~Monster() {} // 虚析构函数

protected:
    int m_life;    // 生命值
    int m_magic;   // 魔法值
    int m_attack;  // 攻击力
};

// 沼泽亡灵类怪物
class M_Undead_Swamp : public Monster {
public:
    M_Undead_Swamp(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个沼泽的亡灵类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 沼泽元素类怪物
class M_Element_Swamp : public Monster {
public:
    M_Element_Swamp(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个沼泽的元素类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 沼泽机械类怪物
class M_Mechanic_Swamp : public Monster {
public:
    M_Mechanic_Swamp(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个沼泽的机械类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 山脉亡灵类怪物
class M_Undead_Mountain : public Monster {
public:
    M_Undead_Mountain(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个山脉的亡灵类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 山脉元素类怪物
class M_Element_Mountain : public Monster {
public:
    M_Element_Mountain(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个山脉的元素类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 山脉机械类怪物
class M_Mechanic_Mountain : public Monster {
public:
    M_Mechanic_Mountain(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个山脉的机械类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 城镇亡灵类怪物
class M_Undead_Town : public Monster {
public:
    M_Undead_Town(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个城镇的亡灵类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 城镇元素类怪物
class M_Element_Town : public Monster {
public:
    M_Element_Town(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个城镇的元素类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 城镇机械类怪物
class M_Mechanic_Town : public Monster {
public:
    M_Mechanic_Town(int life, int magic, int attack) : Monster(life, magic, attack) {
        cout << "一个城镇的机械类怪物来到了这个世界" << endl;
    }
};

// 所有工厂类的父类
class M_ParFactory {
public:
    virtual Monster* createMonster_Undead() = 0; // 创建亡灵类怪物
    virtual Monster* createMonster_Element() = 0; // 创建元素类怪物
    virtual Monster* createMonster_Mechanic() = 0; // 创建机械类怪物
    virtual ~M_ParFactory() {} // 虚析构函数
};

// 沼泽地区的工厂
class M_Factory_Swamp : public M_ParFactory {
public:
    virtual Monster* createMonster_Undead() override {
        return new M_Undead_Swamp(300, 50, 120); // 创建沼泽亡灵类怪物
    }
    virtual Monster* createMonster_Element() override {
        return new M_Element_Swamp(200, 80, 110); // 创建沼泽元素类怪物
    }
    virtual Monster* createMonster_Mechanic() override {
        return new M_Mechanic_Swamp(400, 0, 90); // 创建沼泽机械类怪物
    }
};

// 山脉地区的工厂
class M_Factory_Mountain : public M_ParFactory {
public:
    virtual Monster* createMonster_Undead() override {
        return new M_Undead_Mountain(300, 50, 80); // 创建山脉亡灵类怪物
    }
    virtual Monster* createMonster_Element() override {
        return new M_Element_Mountain(200, 80, 100); // 创建山脉元素类怪物
    }
    virtual Monster* createMonster_Mechanic() override {
        return new M_Mechanic_Mountain(600, 0, 110); // 创建山脉机械类怪物
    }
};

// 城镇的工厂
class M_Factory_Town : public M_ParFactory {
public:
    virtual Monster* createMonster_Undead() override {
        return new M_Undead_Town(300, 50, 80); // 创建城镇亡灵类怪物
    }
    virtual Monster* createMonster_Element() override {
        return new M_Element_Town(200, 80, 100); // 创建城镇元素类怪物
    }
    virtual Monster* createMonster_Mechanic() override {
        return new M_Mechanic_Town(400, 0, 110); // 创建城镇机械类怪物
    }
};

// 使用示例
int main() {
    M_ParFactory* factory = new M_Factory_Swamp();

    Monster* undead = factory->createMonster_Undead();
    Monster* element = factory->createMonster_Element();
    Monster* mechanic = factory->createMonster_Mechanic();

    // 释放内存
    delete undead;
    delete element;
    delete mechanic;
    delete factory;

    return 0;
}

抽象工厂模式模式的 UML 图

在这里插入图片描述

抽象工厂模式 UML 图解析

类与类之间的关系：
- Monster 类是所有具体怪物类的父类，子类（如 M_Undead_Swamp、M_Element_Swamp、M_Mechanic_Swamp 等）通过实线箭头与父类连接，箭头指向 Monster 类，表示继承关系。
- M_ParFactory 是抽象工厂类，定义了创建不同类型怪物的接口。具体工厂类（如 M_Factory_Swamp、M_Factory_Mountain、M_Factory_Town）通过实线箭头与 M_ParFactory 类连接，表示继承关系。
依赖关系：
- 具体工厂类（如 M_Factory_Swamp 等）与具体怪物类（如 M_Undead_Swamp 等）之间存在虚线箭头，表示依赖关系。具体工厂类负责实例化具体怪物类的对象，箭头指向被实例化的类。
稳定与变化部分：
- 稳定部分：Monster 类和 M_ParFactory 类是稳定部分，不需要频繁修改。
- 变化部分：具体怪物类（如 M_Undead_Swamp、M_Element_Swamp 等）和具体工厂类（如 M_Factory_Swamp 等）属于变化部分。当需要添加新类型的怪物时，只需增加新的具体工厂类和具体怪物类，而不需要修改稳定部分。
扩展性：
- 当需要引入新类型的怪物（如 M_Beast），只需创建一个新的具体工厂类（如 M_Factory_Beast）和对应的怪物类（如 M_Beast），而不需要更改现有的工厂接口。这符合开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。
隐藏实现细节：
- 如果 M_ParFactory 类及其具体实现由第三方开发，开发者只需通过抽象工厂接口与工厂交互，而无需了解具体的怪物类（如 M_Undead_Swamp 等），实现了对具体实现的隐藏。
接口扩展：
- M_ParFactory 中的接口可以根据需要进行扩展，例如新增创建其他类型对象的方法（如 NPC），使得工厂能够支持更丰富的对象创建。