23种设计模式-工厂方法模式

模式定义

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，定义用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类，从而将对象创建过程延迟到子类。其核心目的是解耦对象的创建与使用，增强系统的扩展性，符合开闭原则。

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模式结构

抽象产品（Product）：定义对象的接口（如数控系统中的运动控制器）。 具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品的具体类（如直线运动、圆弧运动控制器）。 抽象工厂（Creator）：声明工厂方法，返回抽象产品类型。 具体工厂（Concrete Creator）：重写工厂方法，返回具体产品实例。

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C++示例（数控系统场景）

#include // 抽象产品：运动控制器接口 class MotionController { public: virtual void execute() = 0; virtual ~MotionController() = default; }; // 具体产品1：直线运动控制器 class LinearMotion : public MotionController { public: void execute() override { std::cout << "执行直线插补运动" << std::endl; } }; // 具体产品2：圆弧运动控制器 class ArcMotion : public MotionController { public: void execute() override { std::cout << "执行圆弧插补运动" << std::endl; } }; // 抽象工厂 class MotionFactory { public: virtual MotionController* createMotion() = 0; virtual ~MotionFactory() = default; }; // 具体工厂1：创建直线运动控制器 class LinearMotionFactory : public MotionFactory { public: MotionController* createMotion() override { return new LinearMotion(); } }; // 具体工厂2：创建圆弧运动控制器 class ArcMotionFactory : public MotionFactory { public: MotionController* createMotion() override { return new ArcMotion(); } }; // 客户端代码 int main() { // 使用直线运动工厂 MotionFactory* linearFactory = new LinearMotionFactory(); MotionController* linear = linearFactory->createMotion(); linear->execute(); // 输出：执行直线插补运动 // 使用圆弧运动工厂 MotionFactory* arcFactory = new ArcMotionFactory(); MotionController* arc = arcFactory->createMotion(); arc->execute(); // 输出：执行圆弧插补运动 delete linearFactory; delete linear; delete arcFactory; delete arc; return 0; }

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模式优势

解耦性：客户端仅依赖抽象接口，无需关心具体实现类。 扩展性：新增运动类型时（如螺旋运动），只需添加对应的具体产品和工厂类，无需修改已有代码，符合开闭原则。 职责清晰：将对象创建逻辑集中到工厂类，避免代码重复。

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适用场景

系统需要支持多种类型的对象创建（如数控系统的不同运动模式）。 创建过程需要动态扩展（如未来新增五轴联动控制）。

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对比简单工厂模式

工厂方法模式通过多态性将对象创建延迟到子类，避免了简单工厂模式中因新增类型需修改工厂类的缺点。

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