一、工厂模式的定位
工厂模式是创建型设计模式的核心，核心思想是将对象的创建与使用分离：把对象创建的复杂逻辑封装在“工厂类”中，业务代码（调用方）只需通过工厂获取对象，无需关注对象的实例化细节（如构造函数参数、子类选择等）。它主要解决了“直接new对象导致的代码耦合、扩展困难”问题，同时让代码更符合开闭原则和单一职责原则。主要分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂三种形式，适配不同的业务场景。
二、分类讲解
- 简单工厂
- 定义：由一个单一的工厂类，根据传入的参数动态创建对应产品实例（不属于GoF官方23种设计模式，是工厂方法的简化版）。
- 举例：RPG游戏中，用 SimpleCharacterFactory 接收 “warrior” / “mage” 参数，内部通过 switch 判断，分别创建 Warrior / Mage 对象。
- 优点：简化对象创建，调用方只需传参；缺点：新增角色（如弓箭手）需修改工厂类的 switch 逻辑，违反开闭原则，仅适合产品类型少且变动少的场景。
- 工厂方法
- 定义：定义抽象工厂接口，让具体工厂子类决定实例化哪个产品类，把对象实例化延迟到子类。
- 举例：先定义抽象工厂 CharacterFactory ，再为战士、法师分别创建 WarriorFactory 、 MageFactory 子类，每个子类重写 createCharacter 方法创建对应角色。
- 优点：新增角色只需加产品类和对应工厂子类，无需改原有代码，符合开闭原则；缺点：产品和工厂一一对应，产品过多时会产生大量工厂类，增加代码复杂度。
- 抽象工厂
- 定义：创建相关/依赖的产品族，而非单一产品，接口中定义多个产品的创建方法。
- 举例：RPG游戏中，“角色+武器”是产品族： HumanFactory 创建人类战士+人类剑， ElfFactory 创建精灵弓箭手+精灵弓，抽象工厂 RaceFactory 定义 createCharacter 和 createWeapon 两个接口。
- 优点：保证产品族内对象的兼容性；缺点：新增产品（如防具）需修改抽象工厂接口，所有具体工厂都要同步修改，扩展成本高。
三种工厂模式对比表
| 模式类型 | 工厂类特点 | 产品创建逻辑 | 开闭原则兼容性 |
|---|---|---|---|
| 简单工厂 | 单一工厂类，静态方法 | 工厂内部判断参数 | 不兼容 |
| 工厂方法 | 抽象工厂+多个具体工厂子类 | 子类实现创建逻辑 | 兼容 |
| 抽象工厂 | 抽象工厂+产品族工厂子类 | 子类创建产品族 | 产品族扩展兼容 |
三、代码实现(三种工厂模式)
#include<iostream>#include<memory>#include<string>usingnamespacestd;classCharacter{protected:string name;inthealth;intattack;intmagic;public:Character(conststring&n,inth,inta,intm):name(n),health(h),attack(a),magic(m){}virtual~Character()=default;virtualvoidshowInfo()const{cout<<"角色："<<name<<endl;cout<<"血量："<<health<<endl;cout<<"攻击力："<<attack<<endl;cout<<"魔力："<<magic<<endl;}virtualvoidspecialSkill()=0;stringgetName()const{returnname;}};//具体角色类 - 战士classWarrior:publicCharacter{public:Warrior(conststring&name):Character(name,150,80,20){}voidspecialSkill()override{cout<<name<<"使用【狂暴攻击】！"<<endl;}voidshowInfo()constoverride{cout<<"=== 战士 ==="<<endl;Character::showInfo();cout<<"特长：近战攻击，高血量"<<endl;}};//具体角色类 - 法师classMage:publicCharacter{public:Mage(conststring&name):Character(name,80,30,120){}voidspecialSkill()override{cout<<name<<"释放【豪火球】！"<<endl;}voidshowInfo()constoverride{cout<<"=== 法师 ==="<<endl;Character::showInfo();cout<<"特长：魔法攻击，高魔力"<<endl;}};//具体角色类 - 弓箭手classArcher:publicCharacter{public:Archer(conststring&name):Character(name,100,70,50){}voidspecialSkill()override{cout<<name<<"使用【穿透射击】！"<<endl;}voidshowInfo()constoverride{cout<<"=== 弓箭手 ==="<<endl;Character::showInfo();cout<<"特长：远程攻击，平衡属性"<<endl;}};/****************************简单工厂***************************/enumCharacterType{WARRIOR,MAGE,ARCHER,};classSimpleCharacterFactory{public:staticunique_ptr<Character>CreateCharacter(CharacterType type,conststring&name){switch(type){caseWARRIOR:returnmake_unique<Warrior>(name);caseMAGE:returnmake_unique<Mage>(name);caseARCHER:returnmake_unique<Archer>(name);default:throwinvalid_argument("未知的角色类型");}}};/*******************************工厂方法*******************************/classCharacterFactory{protected:virtualvoidsetupCharacter(Character*character){cout<<"角色"<<character->getName()<<"创建完成，进行基础设置..."<<endl;}public:virtual~CharacterFactory()=default;virtualunique_ptr<Character>createCharacter(conststring&name)=0;unique_ptr<Character>createCharacterWithSetup(conststring&name){autocharacter=createCharacter(name);setupCharacter(character.get());returncharacter;}};classWarriorFactory:publicCharacterFactory{protected:virtualvoidsetupCharacter(Character*character){CharacterFactory::setupCharacter(character);cout<<"为战士配备铁剑和盾牌..."<<endl;}public:virtualunique_ptr<Character>createCharacter(conststring&name){returnmake_unique<Warrior>(name);}};classMageFactory:publicCharacterFactory{protected:virtualvoidsetupCharacter(Character*character){CharacterFactory::setupCharacter(character);cout<<"为法师配备魔法书和法杖..."<<endl;}public:virtualunique_ptr<Character>createCharacter(conststring&name){returnmake_unique<Mage>(name);}};classArcherFactory:publicCharacterFactory{protected:virtualvoidsetupCharacter(Character*character){CharacterFactory::setupCharacter(character);cout<<"为弓箭手配备弓箭和箭筒..."<<endl;}public:virtualunique_ptr<Character>createCharacter(conststring&name){returnmake_unique<Archer>(name);}};/********************************抽象工厂*****************************///抽象装备类classEquipment{public:virtual~Equipment()=default;virtualstringgetDescription()const=0;};//具体装备类classHumanSword:publicEquipment{public:stringgetDescription()constoverride{return"人族青钢剑";}};classHumanShield:publicEquipment{public:stringgetDescription()constoverride{return"人类骑士盾";}};classElfBow:publicEquipment{public:stringgetDescription()constoverride{return"精灵月光弓";}};classElfCloak:publicEquipment{public:stringgetDescription()constoverride{return"精灵隐身斗篷";}};//抽象工厂 - 种族工厂classRaceFactory{public:virtual~RaceFactory()=default;virtualunique_ptr<Character>createWarrior(conststring&name)=0;virtualunique_ptr<Character>createArcher(conststring&name)=0;virtualunique_ptr<Equipment>createWeapon()=0;virtualunique_ptr<Equipment>createArmor()=0;virtualstringgetRaceName()const=0;};//具体种族角色类classHumanWarrior:publicWarrior{public:HumanWarrior(conststring&name):Warrior(name+"(人族)"){}voidshowInfo()constoverride{cout<<"=== 人族战士 ==="<<endl;Character::showInfo();cout<<"特长：均衡发展，适应力强"<<endl;}};classElfArcher:publicArcher{public:ElfArcher(conststring&name):Archer(name+"(精灵)"){}voidshowInfo()constoverride{cout<<"=== 精灵弓箭手 ==="<<endl;Character::showInfo();cout<<"特长：敏捷过人，箭术精悍"<<endl;}};//具体工厂类 - 人族工厂classHumanFactory:publicRaceFactory{public:unique_ptr<Character>createWarrior(conststring&name)override{returnmake_unique<HumanWarrior>(name);}unique_ptr<Character>createArcher(conststring&name)override{returnmake_unique<Archer>(name+"(人族)");}unique_ptr<Equipment>createWeapon()override{returnmake_unique<HumanSword>();}unique_ptr<Equipment>createArmor()override{returnmake_unique<HumanShield>();}stringgetRaceName()constoverride{return"人族";}};//具体工厂类 - 精灵工厂classElfFactory:publicRaceFactory{public:unique_ptr<Character>createWarrior(conststring&name)override{returnmake_unique<Warrior>(name);}unique_ptr<Character>createArcher(conststring&name)override{returnmake_unique<ElfArcher>(name+"(精灵)");}unique_ptr<Equipment>createWeapon()override{returnmake_unique<ElfBow>();}unique_ptr<Equipment>createArmor()override{returnmake_unique<ElfCloak>();}stringgetRaceName()constoverride{return"精灵";}};intmain(){cout<<"=== 工厂模式对比演示 ==="<<endl;cout<<"\n1.简单工厂 - 集中式创建："<<endl;cout<<"优点：实现简单，使用方便"<<endl;cout<<"缺点：违反开闭原则，拓展需要修改工厂类"<<endl;autosimpleWarrior=SimpleCharacterFactory::CreateCharacter(CharacterType::WARRIOR,"简单战士");cout<<"创建结果："<<simpleWarrior->getName()<<endl;cout<<"\n2.工厂方法 - 多态创建："<<endl;cout<<"优点：符合开闭原则，易于扩展"<<endl;cout<<"缺点：需要创建多个工厂类"<<endl;automethodFactory=make_unique<WarriorFactory>();automethodWarrior=methodFactory->createCharacterWithSetup("方法战士");cout<<"创建结果："<<methodWarrior->getName()<<endl;cout<<"\n3.抽象工厂 - 产品族创建："<<endl;cout<<"优点：可以创建相关产品族，保证产品兼容性"<<endl;cout<<"缺点：扩展产品族较困难"<<endl;autoabstractFactory=make_unique<HumanFactory>();autoabstractWarrior=abstractFactory->createWarrior("抽象战士");autoabstractWeapon=abstractFactory->createWeapon();cout<<"创建结果："<<abstractWarrior->getName()<<" + "<<abstractWeapon->getDescription()<<endl;return0;}运行结果：
