本文展示了實際項目中使用到的一個工廠模式實現,在向系統中添加新類型時,只需要在新類型的實現文件這一處做改動,將新增類型對應用程序代碼的干擾降到了最低。
這個工廠實現的基本思想是:繼承自同一個接口的新類型,通過一個函數來創建其對象,利用C++ 中類的構造函數會被自動調用這一特性,在新類型的實現文件中定義一個靜態的(輔助)類對象,在該輔助類的構造函數中,向工廠單例注冊新類型的創建函數。
先看下代碼,然后我們一一來解釋。下面是命令接口 CommandObject 的頭文件內容:
class CommandObject { public: CommandObject(){} virtual ~CommandObject(){} virtual void execute() = 0; };
CommandObject 是一個純虛類,作為公共的接口。
我在正式的系統中使用命令模式,封裝特定的操作,傳遞命令對象給一些 UI 元素,如 button 等,在 UI 元素被鼠標或按鍵觸發時,會調用關聯的 CommandObject 來執行特定的命令。有關命令模式,參考文章《 設計模式介紹之三:命令模式(command) 》。
下面是命令對象工廠類的頭文件:
#ifndef COMMANDOBJECTFACTORY_H #define COMMANDOBJECTFACTORY_H #include "commandObject.h" typedef CommandObject * (*LPFNCREATE)(); class CommandObjectFactory { CommandObjectFactory(const CommandObjectFactory &); CommandObjectFactory & operator=(const CommandObjectFactory &); CommandObjectFactory(); public: ~CommandObjectFactory(); static CommandObjectFactory * instance(); CommandObject * commandObject(const char * szKeyword); void regist(const char * szKeyword, LPFNCREATE lpfnCreate); private: const char ** m_keywords; LPFNCREATE * m_functions; int m_iCount; int m_iCursor; }; #define EXPORT_COMMAND_CREATOR(KEYWORD, COMMANDCLASS) \ CommandObject * _command_object_creator_##KEYWORD() {\ return new COMMANDCLASS;\ }\ class Static##KEYWORD##PluginInstance{ \ public: \ Static##KEYWORD##PluginInstance(){ \ CommandObjectFactory::instance()->regist(#KEYWORD, _command_object_creator_##KEYWORD);\ }\ };\ static Static##KEYWORD##PluginInstance static##KEYWORD##Instance #endif // COMMANDOBJECTFACTORY_H
在這個頭文件中,定義了 CommandObjectFactory 這個工廠類。首先它是一個單例( singleton ),這是通常的做法,工廠類作為單例實現。關于單例,請參考文章《 設計模式介紹之二:單例模式(Singleton) 》。
CommandObjectFactory 定義了用于創建對象的工廠方法 commandObject ,它接受一個字符串作為關鍵字,內部根據這個關鍵字來創建命令對象。還定義了一個方法 regist ,用來向工廠內注冊命令對象的創建函數,主要是被后面定義的輔助宏EXPORT_COMMAND_CREATOR 使用,自動進行創建函數的注冊。
宏EXPORT_COMMAND_CREATOR 有兩個參數,一個是與具體命令對象實現類一一對應的關鍵字 KEYWORD,一個是命令對象類類名 COMMANDCLASS 。這個宏非常關鍵,正是它幫助我們完成創建函數的注冊,同時使得我們把新增類型的代碼改動限制在新類型的實現文件中,對已有代碼沒有任何影響。
宏EXPORT_COMMAND_CREATOR展開后又分為幾部分:輔助類聲明、作用域為文件的全局靜態輔助類實例、輔助類構造函數調用 CommandObjectFactory::regist() 注冊創建函數。它的使用也非常簡單,我們會在后面提到。
下面是 CommandObjectFactory 的實現:
#include "commandObjectFactory.h" #include <iostream> #include <string.h> #include <malloc.h> using namespace std; #define INITIALISE_SIZE 32 #define INCREMENT_SIZE 8 static CommandObjectFactory * s_instance = 0; CommandObjectFactory::CommandObjectFactory() : m_keywords(0) , m_functions(0) , m_iCount(0) , m_iCursor(0) { } CommandObjectFactory::~CommandObjectFactory() { } CommandObjectFactory * CommandObjectFactory::instance() { if(!s_instance) { s_instance = new CommandObjectFactory; cout << "CommandObjectFactory initialised" << endl; } return s_instance; } void CommandObjectFactory::regist(const char * szKeyword, LPFNCREATE lpfnCreate) { if(!szKeyword || !lpfnCreate) return; //repeat check for(int i = 0; i < m_iCursor; ++i) { if(!strcmp(m_keywords[i], szKeyword)) return ; } if(!m_functions) { m_functions = (LPFNCREATE*)calloc(INITIALISE_SIZE, sizeof(LPFNCREATE)); m_keywords = (const char**)calloc(INITIALISE_SIZE, sizeof(char*)); m_iCount = INITIALISE_SIZE; m_iCursor = 0; } else if( m_iCursor == m_iCount ) { m_iCount += INCREMENT_SIZE; m_functions = (LPFNCREATE*)realloc( m_functions, m_iCount * sizeof(LPFNCREATE) ); m_keywords = (const char**)realloc( m_keywords, m_iCount * sizeof(char*)); } m_keywords[m_iCursor] = (const char *)strdup(szKeyword); m_functions[m_iCursor] = lpfnCreate; m_iCursor++; cout << "register create function for - " << szKeyword << endl; } CommandObject * CommandObjectFactory::commandObject(const char * szKeyword) { for(int i = 0; i < m_iCursor; ++i) { if(!strcmp(m_keywords[i], szKeyword)) { return m_functions[i](); } } cout << "no create function for - " << szKeyword << endl; return 0; }
實現比較簡單,我們在 CommandObjectFactory 內部維護了兩個數組,分別存貯關鍵字和命令對象創建函數,兩者一一對應, regist() 函數維護創建函數的注冊和內部數組的動態增長。 commandObject() 函數則根據傳入的關鍵字 szKeyword ,在內部的數組中做字符串比較,關鍵字匹配后定位對應的創建函數來創建命令對象。
下面看看具體命令對象類的實現和自動注冊宏EXPORT_COMMAND_CREATOR 的使用。代碼:
class ShutdownCommand : public CommandObject { public: void execute() { cout << endl << "ShutdownCommand::execute" << endl; } }; EXPORT_COMMAND_CREATOR(shutdown, ShutdownCommand); class RebootCommand : public CommandObject { public: void execute() { cout << endl << "RebootCommand::execute" << endl; } }; EXPORT_COMMAND_CREATOR(reboot, RebootCommand);
一切都很直觀,不必多說了。
下面是 main() 函數,看看怎么使用命令對象工廠來創建想要的命令對象:
int main() { CommandObject * cmd = CommandObjectFactory::instance()->commandObject("shutdown"); cmd->execute(); return 0; }
非常簡單,不必要解釋了。下面是程序執行的結果:
好啦,到現在為止,一個簡單好用的簡單工廠模式實現介紹完畢,我特意做了簡化,以便能更好的理解實現的思路,在實際的項目中,稍微復雜了一些。
回顧:
- 設計模式介紹之一:開篇概述
- 設計模式介紹之二:單例模式(Singleton)
- 設計模式介紹之三:命令模式(command)
- 設計模式介紹之四:模板方法(Template Method)模式
-
設計模式介紹之五:工廠模式(factory)
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