物件工廠設計模式

如果你在你的某個系統中增加了乙個子類，你要建立這個子類的物件，但又不想改變任何原有**，有可能麼？

答案是肯定的，用「物件工廠」設計模式。

物件工廠（object factory）是gof 23種設計模式之外的模式，它既不是抽象工廠（abstract factory），也不是工廠方法（factory method），儘管可能跟它們有些淵源。我第一次看到介紹「物件工廠」的書是《c++設計新思維（modern c++ design）》，但我第一次看到物件工廠的**，卻比看到這書早，但我當時不知道它叫「物件工廠」。

）第8章詳細講解了我們為什麼會需要物件工廠，如何實現並泛化它等內容。本文並不想重複這些內容，而是想通過乙個小例子，將使用物件工廠和不使用物件工廠的情況進行對比，來說明物件工廠會帶來哪些好處。

還是物件導向教科書上那個經典的shape的例子。基於多型，你用c++編寫了一套關於形狀的系統，shape是基類。可能你已經有了line、rectangle等子類。在你的客戶程式裡，通過傳入形狀的型別標識（假設我們用字串來標識型別，當然用整型來標識也可以）來建立具體的（concrete）shape。你的**看起來可能是這樣。

shape

*createshapebyid(

const

std::

string

&strshapeid)

else

if(strshapeid =="

rectangle")

return

pshape;

}這像是gof《設計模式》裡所說的引數化工廠方法。但這裡違反了物件導向的最重要的規則：

1.它基於型別標記執行了if-else語句（當用整型標識而換為switch語句時同理），這正是物件導向程式竭力消除的東西。

2.它在乙個原始碼檔案中收集所有關於shape子類的相關資訊，這也是我們應該竭力避免的。客戶**檔案都因此必須包含其標頭檔案，造成編譯依存性和維護上的瓶頸。

3.它難以擴充。現在你需要增加ellipse子類，如果沒有使用物件工廠模式，除了增加ellipse本身的**，你至少還要增加以下**：

a)在你的客戶**檔案裡，增加

#include

"ellipse.h"b)

在createshapebyid中加入以下**：

else

if(strshapeid =="

ellipse")

c)如果你用整型定義型別標識，你還要定義

ellipse

形狀的型別標識。比如：

#define

ellipse 3

現在讓我們來改改，用物件工廠來實現。泛化的物件工廠的**如下：

template

class

abstractproduct,

class

identifiertype,

typename productcreator

=abstractproduct*(

*)()

class

factory

;factory(factory

&factory);

factory

&operator=(

const

factory

&factory);

public

:bool

const

identifiertype

&id , productcreator creator)

bool

unregister(

const

identifiertype

&id)

abstractproduct

*createobject(

const

identifiertype

&id)

return

null;

}static

factory

*instance()

return

pfactory;

}private

:typedef std::map

identifiertype, productcreator

assocmap;

assocmap associations_;

};簡單說說其工作機理。更詳細的、深入的內容還是請看《c++設計新思維》。

1.此物件工廠泛化了3樣東西：

a)抽象產品（abstract product）。對應本例，就是shape。

b)產品型別識別符號（product type identifier）。對應本例，我們用字串標識，就是std::string。

c)產品生產者（product creator）。對應本例，我們將用預設的（也是最簡單的）原型，也就是無引數、返回值為抽象產品指標的函式。

2.它使用std::map作為產品型別識別符號與產品生產者的對映的儲存結構。

3.register負責向map中註冊乙個產品型別識別符號與產品生產者的對映，unregister則負責登出。

4.createobject是物件工廠的核心，它會根據傳入的產品型別識別符號，找到對應的產品生產者，並呼叫它，建立出具體產品（concrete product）。

5.instance是實現了物件工廠的單件模式。這裡用的是「meyers singleton」的乙個變種。當然這裡不是討論singleton的地方。

有了物件工廠，我們再在shape.h裡定義乙個用來註冊shape具體類的模板類，這裡有真正的形狀的生產者（create函式）。**如下：

template

class

derivedshape

class

registershapeclass

registershapeclass(

const

std::

string

&strshapeid)

};再定義乙個將類名轉換為字串的巨集：

#define

classnametostring(x) #x

好了，有了物件工廠，createshapebyid就變成這樣：

shape

*createshapebyid(

const

std::

string

&strshapeid)

首先，這個函式短多了，而且不會隨著子類的增加而膨脹，但這不是關鍵。這裡面沒有對具體shape型別的引用。當我們需要增加ellipse子類，只需在ellipse類自己的**裡加上下面這句（向工廠註冊自己），而不需要改變任何原有**！

registershapeclass

ellipse

registerellipse(classnametostring(ellipse));

這看起來有些奇異，但更奇異的是，不僅從原有**中我們看不到任何引用新子類的**，而且連linker都會認為新子類沒有被引用，而將新子類的obj排除在link之外。當然，你也許會認為link的時候使用/opt:noref選項可以避免這個問題。但現實是， visual c++（從vc6到vc9）的/opt:noref選項都有乙個問題（參見

）：即使用此選項，仍然不能將新子類的obj檔案link進去。解決的辦法也是在這個**裡看到的，加入類似下面這樣一句，以使linker強行將registershapeclass連線進去

：#pragma

comment(linker, "/include:??0?$registershapeclass@vellipe@@@@qae@abv?$basic_string@du?$char_traits@d@std@@v?$allocator@d@2@@std@@@z")

在我曾開發過的醫學影象處理系統中，需要用到物件工廠的地方，至少有3種：

1.由使用者輸入型別，系統動態生成對應的物件實體。比如：使用者選擇不同的測量工具（measurement，包括：distance，angle等），還有下達各種影象操作的命令（command，比如：zoom，pan，rotate等）。

2.序列化。比如上條所說的measurement，我們能夠儲存下來，並能夠在某個時刻恢復（restore）。儲存時，用measurement的名稱來標識測量工具的型別並序列化，恢復時，根據這個型別標識動態生成物件，並反序列化。

3.同步。我們稱其為會議模式（conference mode），比如乙個客戶端上畫出的measurement，其它客戶端上能同步看到，我們使用xml並進行流（std::stringstream）的輸入和輸出，來傳輸和同步資料和狀態。當資料在其它客戶端流入的時候，與反序列化相似，根據型別標識動態生成物件。

物件工廠使得客戶不再需要（或較少）改變原有系統，但卻很容易擴充套件系統。所以說：物件工廠是對oo開閉原則（ocp，對變更關閉，對擴充套件開放）非常好的闡釋。

這裡再多說一句：由於.net的反射（reflection）機制，使我們不用自己再去建造物件工廠就可以動態地生成物件。用c#寫出來的**應該類似於這樣：

string

strshapeid ="

ellipse";

type type

=type.gettype(strshapeid);

shape shape

=(shape)activator.createinstance(type,

newobject );

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