設計模式–簡單工廠模式
一 模式動機
先來看這樣一個需求:這天,你的老大跟你說:“小李,公司的物料不夠用了,你去嘉立創商城買一些 0805 電容回來,然後去捷多邦買點 0603 電容回來”。“好的”,於是你回到工位上準備開始幹活。
試想一下,如果這個場景用程序來實現,應該怎麼寫?從 C 語言傳統的面向過程來看,應該這樣寫:
#include <stdio.h>
void login_website(char *str);
void enter_jlc();
void bug_jlc_capacity(char *str);
void enter_jdb();
void bug_jdb_capacity(char *str);
int main()
{
/* 登錄淘寶網 */
login_website("www.taobao.com");
/*進入嘉立創旗艦店*/
enter_jlc();
/*購買嘉立創的0805電容*/
bug_jlc_capacity("0805");
/*進入捷多邦旗艦店*/
enter_jdb();
/*購買捷多邦的0805電容*/
bug_jdb_capacity("0603");
return 0;
}
void login_website(char *str)
{
printf("歡迎登錄:%s!\n",str);
}
void enter_jlc()
{
printf("進入嘉立創旗艦店\n");
}
void bug_jlc_capacity(char *str)
{
printf("購買嘉立創電容:%s\n",str);
}
void enter_jdb()
{
printf("進入捷多邦旗艦店\n");
}
void bug_jdb_capacity(char *str)
{
printf("購買捷多邦電容:%s\n",str);
}
代碼可以直接複製粘貼在菜鳥 C 在線工具運行中查看運行結果。
結果如下:
歡迎登錄:www.taobao.com!
進入嘉立創旗艦店
購買嘉立創電容:0805
進入捷多邦旗艦店
購買捷多邦電容:0603
大家不要笑,確實每一位嵌入式軟件工程師剛入門時都會寫這樣的代碼。從程序功能來看,確實滿足了老大的要求,去不同的店商家購買回來了不同的物料。
但是你有沒有想過,如果 boss 明天讓你先去捷多邦再去嘉立創呢?又或者是讓你去其他的商城、買更多其他的物料呢?
是不是每次進去不同的商城都要新添加一個函數來實現呢?而在每個不同商城購買物料也要新添加一個函數來實現?這樣用不了多久,你很快就會被你的程序搞的焦頭爛額。
二 解決方案
怎麼解決問題?先仔細觀察一下 boss 的需求,這裏面有兩個行爲是重複的,分別是進去商城和在商城購物,那麼我們就應該把它提取出來作爲一個抽象類接口。抽象類通常是面嚮對象語言的叫法,在 C 語言裏面,類一般可以用結構體來替代,接口一般用函數指針來替代。抽象類接口可以理解爲只有函數指針的結構體。
因此這裏把它抽象爲:
typedef struct shop_interface
{
void (*enter)();/*進入商城*/
void (*buy)(const char *str);/*購買物料*/
}SHOP_INSTERFACE,*pSHOP_INSTERFACE;
嘉立創和捷多邦同樣作爲一個商城,進入和購買等基本功能必須是要有的。因此讓它們倆繼承這個接口類,是理所當然的。
/*嘉立創商城*/
struct jlc
{
SHOP_INSTERFACE jlc_interface;
/*可擴展其他私有屬性*/
}
/*捷多邦商城*/
struct jdb
{
SHOP_INSTERFACE jdb_interface;
/*可擴展其他私有屬性*/
}
我們希望的是主程序像個顧客一樣。顧客只關心商城能提供哪些服務,它不關心服務是怎麼實現的。同樣的,我們也不希望主程序受到太多業務細節的干擾,主程序應該要專注於業務邏輯。
主程序關心的是與業務邏輯緊密聯繫的接口(抽象類接口),而這些接口一定是業務和細節分離的,那麼如果讓接口做到業務和細節分離?請看下面的factory()函數。
pSHOP_INSTERFACE factory(const char *str)
{
if("jlc" == str)
{
struct jlc *jlc_shop = (struct jlc*)malloc(sizeof(struct jlc));
/*實例化接口*/
((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)->enter = enter_jlc;
((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)->buy = bug_jlc_capacity;
return (pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop;
}
else if("jdb" == str)
{
struct jdb *jdb_shop = (struct jdb*)malloc(sizeof(struct jdb));
/*實例化接口*/
((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)->enter = enter_jdb;
((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)->buy = bug_jdb_capacity;
return (pSHOP_INSTERFACE)jdb_shop;
}
}
可以看到,抽象類接口的實例化都全部在factory()函數中完成了。主程序只要設置指定的參數,就能通過這個factory()函數來獲得自己真正想要的接口。
再看看改造後的主程序
int main(void) {
pSHOP_INSTERFACE shop;
/* 登錄淘寶網 */
login_website("www.taobao.com");
shop = factory("jlc");
/*進入嘉立創旗艦店*/
shop->enter();
/*購買嘉立創的0805電容*/
shop->buy("0805");
shop = factory("jdb");
/*進入捷多邦旗艦店*/
shop->enter();
/*購買捷多邦的0805電容*/
shop->buy("0603");
return 0;
}
該程序的運行結果:
歡迎登錄:www.taobao.com!
進入嘉立創旗艦店
購買嘉立創電容:0805
進入捷多邦旗艦店
購買捷多邦電容:0603
主程序功能不變,但是沒有了任何的實現細節,完全專注於業務邏輯。業務與細節彼此間相互不影響,提高了程序的可維護性和可擴展性。
這就是簡單工廠模式在C語言中實現的一個案例。儘管它實現業務和細節的分離,但是它依然還有明顯的缺陷,那就是工廠函數factory()裏面不可避免會出現if/else、switch/case等判斷語句,使得每加入一家新的商城時,都要去修改這個函數,違背了開放-封閉原則(開放封閉原則是指模塊接受擴展功能的代碼,同時模塊不應該修改它的源代碼)。
這個問題留到下一章的"工廠方法模式"來解決。
改進版的代碼源碼如下,可以直接複製粘貼在菜鳥 C 在線工具運行中查看運行結果
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
/* 抽象類接口 */
typedef struct shop_interface
{
void (*enter)();/*進入商城*/
void (*buy)(const char *str);/*購買物料*/
}SHOP_INSTERFACE,*pSHOP_INSTERFACE;
/*嘉立創商城*/
struct jlc
{
SHOP_INSTERFACE jlc_interface;
/*可擴展其他私有屬性*/
};
/*捷多邦商城*/
struct jdb
{
SHOP_INSTERFACE jdb_interface;
/*可擴展其他私有屬性*/
};
void login_website(const char *str);
void enter_jlc();
void bug_jlc_capacity(const char *str);
void enter_jdb();
void bug_jdb_capacity(const char *str);
pSHOP_INSTERFACE factory(const char *str);
int main(void) {
pSHOP_INSTERFACE shop;
/* 登錄淘寶網 */
login_website("www.taobao.com");
shop = factory("jlc");
shop->enter();
shop->buy("0805");
shop = factory("jdb");
shop->enter();
shop->buy("0603");
return 0;
}
void login_website(const char *str)
{
printf("歡迎登錄:%s!\n",str);
}
void enter_jlc()
{
printf("進入嘉立創旗艦店\n");
}
void bug_jlc_capacity(const char *str)
{
printf("購買嘉立創電容:%s\n",str);
}
void enter_jdb()
{
printf("進入捷多邦旗艦店\n");
}
void bug_jdb_capacity(const char *str)
{
printf("購買捷多邦電容:%s\n",str);
}
pSHOP_INSTERFACE factory(const char *str)
{
if("jlc" == str)
{
struct jlc *jlc_shop = (struct jlc*)malloc(sizeof(struct jlc));
/*實例化接口*/
((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)->enter = enter_jlc;
((pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop)->buy = bug_jlc_capacity;
return (pSHOP_INSTERFACE)jlc_shop;
}
else if("jdb" == str)
{
struct jdb *jdb_shop = (struct jdb*)malloc(sizeof(struct jdb));
/*實例化接口*/
((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)->enter = enter_jdb;
((SHOP_INSTERFACE*)jdb_shop)->buy = bug_jdb_capacity;
return (pSHOP_INSTERFACE)jdb_shop;
}
}