設計模式實作系列（一）：Factory Method 工廠方法模式 - 讓子類別決定實例化哪個類別

模式意圖

定義一個用於創建物件的介面，讓子類別決定實例化哪一個類別。Factory Method 使一個類別的實例化延遲到其子類別。

UML 結構圖

核心解析

• Product： 產品抽象介面。
• ConcreteProduct： 具體產品實現。
• Creator： 抽象建立者，宣告工廠方法 FactoryMethod()，並提供 AnOperation() 使用產品。
• ConcreteCreator： 實作 FactoryMethod() 回傳具體產品。
• 關鍵： Creator 不知具體產品類別，僅透過介面操作；子類別決定實例化細節。

C++ 完整實作

1. Factory.h

#ifndef FACTORY_H
#define FACTORY_H

class Product {
public:
    Product() {}
    virtual ~Product() {}
};

class ConcreteProduct : public Product {
public:
    ConcreteProduct();
    virtual ~ConcreteProduct();
};

class Creator {
public:
    Creator() {}
    virtual ~Creator() {}
    void AnOperation();
protected:
    virtual Product* FactoryMethod() = 0;
};

class ConcreteCreator : public Creator {
public:
    ConcreteCreator();
    virtual ~ConcreteCreator();
protected:
    virtual Product* FactoryMethod();
};

#endif

2. Factory.cpp

#include "Factory.h"
#include <iostream>

using namespace std;

ConcreteProduct::ConcreteProduct() { cout << "construction of ConcreteProduct\n"; }
ConcreteProduct::~ConcreteProduct() { cout << "destruction of ConcreteProduct\n"; }

void Creator::AnOperation() {
    Product* p = FactoryMethod();
    cout << "an operation of product\n";
}

ConcreteCreator::ConcreteCreator() { cout << "construction of ConcreteCreator\n"; }
ConcreteCreator::~ConcreteCreator() { cout << "destruction of ConcreteCreator\n"; }
Product* ConcreteCreator::FactoryMethod() { return new ConcreteProduct(); }

3. Main.cpp

#include "Factory.h"
#include <cstdlib>

int main(int argc, char* argv[]) {
    Creator* p = new ConcreteCreator();
    p->AnOperation();
    delete p;
    return 0;
}

簡單工廠 vs 工廠方法 vs 抽象工廠

現代 C++：參數化工廠

std::unique_ptr<Product> CreateProduct(ProductType type) {
    switch (type) {
        case ProductType::A: return std::make_unique<ConcreteProductA>();
        case ProductType::B: return std::make_unique<ConcreteProductB>();
    }
    return nullptr;
}

簡單場景下，參數化工廠函數比完整類別體系更輕量。

適用場景

• 框架預留擴充點：文檔編輯器 CreateView()、編譯器 CreateParser()。
• 測試替身注入：TestCreator 回傳 Mock 產品。
• 動態載入外掛：依設定檔實例化對應 Creator。