Описание Factory Method

Фабричный метод (англ. Factory Method также известен как Виртуальный конструктор (англ. Virtual Constructor)) - порождающий шаблон проектирования, предоставляющий подклассам интерфейс для создания экземпляров некоторого класса. В момент создания наследники могут определить, какой класс создавать. Иными словами, Фабрика делегирует создание объектов наследникам родительского класса. Это позволяет использовать в коде программы не специфические классы, а манипулировать абстрактными объектами на более высоком уровне.

Определяет интерфейс для создания объекта, но оставляет подклассам решение о том, какой класс инстанцировать. Фабричный метод позволяет классу делегировать создание подклассов. Используется, когда:

• классу заранее неизвестно, объекты каких подклассов ему нужно создавать.
• класс спроектирован так, чтобы объекты, которые он создаёт, специфицировались подклассами.
• класс делегирует свои обязанности одному из нескольких вспомогательных подклассов, и планируется локализовать знание о том, какой класс принимает эти обязанности на себя

Структура

• Product - продукт
  • определяет интерфейс объектов, создаваемых абстрактным методом;
• ConcreteProduct - конкретный продукт
  • реализует интерфейс Product ;
• Creator - создатель
  • объявляет фабричный метод, который возвращает объект типа Product . Может также содержать реализацию этого метода «по умолчанию»;
  • может вызывать фабричный метод для создания объекта типа Product ;
• ConcreteCreator - конкретный создатель
  • переопределяет фабричный метод таким образом, чтобы он создавал и возвращал объект класса ConcreteProduct .

Паттерн Абстрактная фабрика (Abstract Factory) - уровень объекта

Название и классификация паттерна

Абстрактная фабрика - паттерн, порождающий объекты.

Назначение

Предоставляет интерфейс для создания семейств взаимосвязанных или взаимозависимых объектов, не специфицируя их конкретных классов.

Применимость

Использование паттерна Abstract Factory (абстрактная фабрика) целесообразно, если:

• система не должна зависеть от того, как создаются, компонуются и представляются входящие в нее объекты;
• входящие в семейство взаимосвязанные объекты должны использоваться вместе, и вам необходимо обеспечить выполнение этого ограничения;
• система должна конфигурироваться одним из семейств составляющих ее объектов;
• вы хотите предоставить библиотеку объектов, раскрывая только их интерфейсы, но не реализацию.

Приведем примеры групп взаимосвязанных объектов.

Пусть некоторое приложение с поддержкой графического интерфейса пользователя рассчитано на использование на различных платформах, при этом внешний вид этого интерфейса должен соответствовать принятому стилю для той или иной платформы. Например, если это приложение установлено на Windows-платформу, то его кнопки, меню, полосы прокрутки должны отображаться в стиле, принятом для Windows. Группой взаимосвязанных объектов в этом случае будут элементы графического интерфейса пользователя для конкретной платформы.

Другой пример. Рассмотрим текстовый редактор с многоязычной поддержкой, у которого имеются функциональные модули, отвечающие за расстановку переносов слов и проверку орфографии. Если открыт документ на русском языке, то должны быть подключены соответствующие модули, учитывающие специфику русского языка. Ситуация, когда для такого документа одновременно используются модуль расстановки переносов для русского языка и модуль проверки орфографии для немецкого языка, исключается. Здесь группой взаимосвязанных объектов будут соответствующие модули, учитывающие специфику некоторого языка.

И последний пример. Выше говорилось об игре-стратегии «Пунические войны». Очевидно, что внешний вид, боевые порядки и характеристики для разных родов войск (пехота, лучники, конница) в каждой армии будут своими. В данном случае семейством взаимосвязанных объектов будут все виды воинов для той или иной противоборствующей стороны, при этом должна исключаться, например, такая ситуация, когда римская конница воюет на стороне Карфагена.

Структура

Структура паттерна Абстрактная фабрика показана на рис. 35.

Рис. 35.

Участники

AbstractFactory - абстрактная фабрика: объявляет интерфейс для операций, создающих абстрактные объекты-продукты.

ConcreteFactory (ConcreteFactoryl, ConcreteFactory2) - конкретная фабрика: реализует операции, создающие конкретные объекты-продукты (для игры «Пунические войны» создаются армии Рима и Карфагена).

AbstractProduct (Abstract Product A, Abstract Product В) - абстрактный продукт: объявляет интерфейс для типа объекта-продукта.

ConcreteProduct (ProductA, Product В) - конкретный продукт: определяет объект-продукт, создаваемый соответствующей конкретной фабрикой (например, лучник, всадник), - реализует интерфейс Abstract Product.

Client - клиент: пользуется исключительно интерфейсами, которые объявлены в классах AbstractFactory и AbstractProduct.

Отношения

Обычно во время выполнения создается единственный экземпляр класса ConcreteFactory. Эта конкретная фабрика создает объекты-продукты, имеющие вполне определенную реализацию. Для создания других видов объектов клиент должен воспользоваться другой конкретной фабрикой.

Abstract Factory передоверяет создание объектов-продуктов своему подклассу ConcreteFactory.

Результаты

Паттерн Абстрактная фабрика обладает следующими плюсами и минусами:

• изолирует конкретные классы. Помогает контролировать классы объектов, создаваемых приложением. Поскольку фабрика инкапсулирует ответственность за создание классов и сам процесс их создания, то она изолирует клиента от деталей реализации классов. Клиенты манипулируют экземплярами через их абстрактные интерфейсы. Имена изготавливаемых классов известны только конкретной фабрике, в коде клиента они не упоминаются;
• упрощает замену семейств продуктов. Класс конкретной фабрики появляется в приложении только один раз: при инстанцировании. Это облегчает замену используемой приложением конкретной фабрики. Приложение может изменить конфигурацию продуктов, просто подставив новую конкретную фабрику. Поскольку абстрактная фабрика создает все семейство продуктов, то и заменяется сразу все семейство. В нашем примере пользовательского интерфейса перейти от виджетов Motif к виджетам Presentation Manager можно, просто переключившись на продукты соответствующей фабрики и заново создав интерфейс;
• гарантирует сочетаемость продуктов. Если продукты некоторого семейства спроектированы для совместного использования, то важно, чтобы приложение в каждый момент времени работало только с продуктами единственного семейства. Класс Abstract Factory позволяет легко соблюсти это ограничение;
• поддержать новый вид продуктов трудно. Расширение абстрактной фабрики для изготовления новых видов продуктов - непростая задача. Интерфейс Abstract Factory фиксирует набор продуктов, которые можно создать. Для поддержки новых продуктов необходимо расширить интерфейс фабрики, т. е. изменить класс AbstractFactory и все его подклассы.

Пример кода для паттерна Abstract Factory

Приведем реализацию паттерна Abstract Factory для военной стратегии «Пунические войны». При этом предполагается, что число и типы создаваемых в игре боевых единиц идентичны для обеих армий. Каждая армия имеет в своем составе пехотинцев (Infantryman), лучников (Archer) и кавалерию (Horseman).

Структура паттерна для данного случая представлена на рис. 36.

ArmyFactory

Infantryman

Roman Infantryman

Carthaginianlnfantryman

InfantrymanO

Archer()

Horseman О

- Carthaginian ArmyFactory		Roman ArmyFactory
Carthaginianlnfantryman() CarthaginianArcher() CarthaginianHorseman()		RomanInfantryman()

- -> RomanArcher

Archer

Carthaginian Archer

CarthaginianHorscnian

Рис. 36. UML-диаграмма классов для военной стратегии «Пунические войны»

// Абстрактные базовые классы всех возможных видов воинов class Infantryman

virtual void info() = 0; virtual ~Infantryman() {}

virtual void info() = 0; virtual ~Archer() {}

virtual void info() = 0; virtual ~Horseman() {}

// Классы всех видов воинов римской армии class Romanlnfantryman: public Infantryman {

public: void info() {

class RomanArcher: public Archer

public: void info() {

class RomanHorseman: public Horseman

public: void info() {

// Классы всех видов воинов армии Карфагена class Carthaginianlnfantryman: public Infantryman

public: void info() {

class CarthaginianArcher: public Archer

public: void info() {

class CarthaginianHorseman: public Horseman

public: void info() {

//Абстрактная фабрика для производства воинов class ArmyFactory {

virtual Infantryman* createlnfantryman() = 0; virtual Archer* createArcher() = 0; virtual Horseman* createHorseman() = 0; virtual ~ArmyFactory() {}

// Фабрика для создания воинов римской армии class RomanArmyFactory: public ArmyFactory {

Infantryman* createlnfantryman() { return new Romanlnfantryman;

Archer* createArcher() { return new RomanArcher;

Horseman* createHorseman() { return new RomanHorseman;

// Фабрика для создания воинов армии Карфагена class CarthaginianArmyFactory: public ArmyFactory {

Infantryman* createlnfantryman() { return new Carthaginianlnfantryman;

Archer* createArcherQ { return new CarthaginianArcher;

Horseman* createHorsemanQ { return new Carthaginian Horseman;

~Army() { int i;

void info() { int i;

for(i=0; i info(); for(i=0; i info(); for(i=0; i info();

vector vi; vector va; vector vh;

// Здесь создается армия той или иной стороны class Game

Army* createArmy(ArmyFactory& factory) { Army* p = new Army;

p->vi.push_back(factory.createInfantryman()); p->va.push_back(factory.createArcher()); p->vh.push_back(factory.createHorseman()); return p;

RomanArmyFactory ra_factory; CarthaginianArmyFactory ca_factory;

Army * га = game.createArmy(ra_factory);

Army * са = game.createArmy(ca_factory); co?t info();

Вывод программы будет следующим:

Roman Infantryman

Carthaginian army:

Carthaginianlnfantryman

CarthaginianArcher

Carthaginian Horseman

Достоинства паттерна Abstract Factory

Скрывает сам процесс порождения объектов, а также делает систему независимой от типов создаваемых объектов, специфичных для различных семейств или групп (пользователи оперируют этими объектами через соответствующие абстрактные интерфейсы).

Позволяет быстро настраивать систему на нужное семейство создаваемых объектов. В случае многоплатформенного графического приложения для перехода на новую платформу, т. е. для замены графических элементов (кнопок, меню, полос прокрутки) одного стиля другим, достаточно создать нужный подкласс абстрактной фабрики. При этом условие невозможности одновременного использования элементов разных стилей для некоторой платформы будет выполнено автоматически.

Недостатки паттерна Abstract Factory

Трудно добавлять новые типы создаваемых продуктов или заменять существующие, так как интерфейс базового класса абстрактной фабрики фиксирован. Например, если для нашей стратегической игры нужно будет ввести новый вид военной единицы - осадные орудия, то надо будет добавить новый фабричный метод, объявив его интерфейс в полиморфном базовом классе AbstractFactory и реализовав во всех подклассах. Снять это ограничение можно следующим образом. Все создаваемые объекты должны наследовать от общего абстрактного базового класса, а в единственный фабричный метод в качестве параметра необходимо передавать идентификатор типа объекта, который нужно создать. Однако в этом случае необходимо учитывать следующий момент. Фабричный метод создает объект запрошенного подкласса, но при этом возвращает его с интерфейсом общего абстрактного класса в виде ссылки или указателя, поэтому для такого объекта будет затруднительно выполнить какую-либо операцию, специфичную для подкласса.

Родственные паттерны

Классы Abstract Factory часто реализуются фабричными методами (паттерн Фабричный метод), но могут быть реализованы и с помощью паттерна Прототип. Конкретная фабрика может быть описана паттерном Одиночка.

Назначение паттерна Factory Method

В системе часто требуется создавать объекты самых разных типов. Паттерн Factory Method (фабричный метод) может быть полезным в решении следующих задач:

• Система должна оставаться расширяемой путем добавления объектов новых типов. Непосредственное использование выражения new является нежелательным, так как в этом случае код создания объектов с указанием конкретных типов может получиться разбросанным по всему приложению. Тогда такие операции как добавление в систему объектов новых типов или замена объектов одного типа на другой будут затруднительными (подробнее в разделе Порождающие паттерны). Паттерн Factory Method позволяет системе оставаться независимой как от самого процесса порождения объектов, так и от их типов.
• Заранее известно, когда нужно создавать объект, но неизвестен его тип.

Описание паттерна Factory Method

Для того, чтобы система оставалась независимой от различных типов объектов, паттерн Factory Method использует механизм полиморфизма - классы всех конечных типов наследуют от одного абстрактного базового класса, предназначенного для полиморфного использования. В этом базовом классе определяется единый интерфейс, через который пользователь будет оперировать объектами конечных типов.

Для обеспечения относительно простого добавления в систему новых типов паттерн Factory Method локализует создание объектов конкретных типов в специальном классе-фабрике. Методы этого класса, посредством которых создаются объекты конкретных классов, называются фабричными. Существуют две разновидности паттерна Factory Method:

Обобщенный конструктор , когда в том же самом полиморфном базовом классе, от которого наследуют производные классы всех создаваемых в системе типов, определяется статический фабричный метод. В качестве параметра в этот метод должен передаваться идентификатор типа создаваемого объекта.

Классический вариант фабричного метода , когда интерфейс фабричных методов объявляется в независимом классе-фабрике, а их реализация определяется конкретными подклассами этого класса.

Реализация паттерна Factory Method

Рассмотрим оба варианта реализации паттерна Factory Method на примере процесса порождения военных персонажей для нашей стратегической игры. Ее подробное описание можно найти в разделе Порождающие паттерны . Для упрощения демонстрационного кода будем создавать военные персонажи для некой абстрактной армии без учета особенностей воюющих сторон.

Реализация паттерна Factory Method на основе обобщенного конструктора

// #include #include enum Warrior_ID { Infantryman_ID=0, Archer_ID, Horseman_ID }; // Иерархия классов игровых персонажей class Warrior { public: virtual void info() = 0; virtual ~Warrior() {} // Параметризированный статический фабричный метод static Warrior* createWarrior(Warrior_ID id); }; class Infantryman: public Warrior { public: void info() { cout << "Infantryman" << endl; } }; class Archer: public Warrior { public: void info() { cout << "Archer" << endl; } }; class Horseman: public Warrior { public: void info() { cout << "Horseman" << endl; } }; // Реализация параметризированного фабричного метода Warrior* Warrior::createWarrior(Warrior_ID id) { Warrior * p; switch (id) { case Infantryman_ID: p = new Infantryman(); break; case Archer_ID: p = new Archer(); break; case Horseman_ID: p = new Horseman(); break; default: assert(false); } return p; }; // Создание объектов при помощи параметризированного фабричного метода int main() { vector v; v.push_back(Warrior::createWarrior(Infantryman_ID)); v.push_back(Warrior::createWarrior(Archer_ID)); v.push_back(Warrior::createWarrior(Horseman_ID)); for(int i=0; iinfo(); // ... }

Представленный вариант паттерна Factory Method пользуется популярностью благодаря своей простоте. В нем статический фабричный метод createWarrior() определен непосредственно в полиморфном базовом классе Warrior . Этот фабричный метод является параметризированным, то есть для создания объекта некоторого типа в createWarrior() передается соответствующий идентификатор типа.

С точки зрения "чистоты" объектно-ориентированного кода у этого варианта есть следующие недостатки:

• Так как код по созданию объектов всех возможных типов сосредоточен в статическом фабричном методе класса Warrior , то базовый класс Warrior обладает знанием обо всех производных от него классах, что является нетипичным для объектно-ориентированного подхода.
• Подобное использование оператора switch (как в коде фабричного метода createWarrior()) в объектно-ориентированном программировании также не приветствуется.

Указанные недостатки отсутствуют в классической реализации паттерна Factory Method.

Классическая реализация паттерна Factory Method

// #include #include // Иерархия классов игровых персонажей class Warrior { public: virtual void info() = 0; virtual ~Warrior() {} }; class Infantryman: public Warrior { public: void info() { cout << "Infantryman" << endl; }; }; class Archer: public Warrior { public: void info() { cout << "Archer" << endl; }; }; class Horseman: public Warrior { public: void info() { cout << "Horseman" << endl; }; }; // Фабрики объектов class Factory { public: virtual Warrior* createWarrior() = 0; virtual ~Factory() {} }; class InfantryFactory: public Factory { public: Warrior* createWarrior() { return new Infantryman; } }; class ArchersFactory: public Factory { public: Warrior* createWarrior() { return new Archer; } }; class CavalryFactory: public Factory { public: Warrior* createWarrior() { return new Horseman; } }; // Создание объектов при помощи фабрик объектов int main() { InfantryFactory* infantry_factory = new InfantryFactory; ArchersFactory* archers_factory = new ArchersFactory ; CavalryFactory* cavalry_factory = new CavalryFactory ; vector v; v.push_back(infantry_factory->createWarrior()); v.push_back(archers_factory->createWarrior()); v.push_back(cavalry_factory->createWarrior()); for(int i=0; iinfo(); // ... }

Классический вариант паттерна Factory Method использует идею полиморфной фабрики. Специально выделенный для создания объектов полиморфный базовый класс Factory объявляет интерфейс фабричного метода createWarrior() , а производные классы его реализуют.

Представленный вариант паттерна Factory Method является наиболее распространенным, но не единственным. Возможны следующие вариации:

• Класс Factory имеет реализацию фабричного метода createWarrior() по умолчанию.
• Фабричный метод createWarrior() класса Factory параметризирован типом создаваемого объекта (как и у представленного ранее, простого варианта Factory Method) и имеет реализацию по умолчанию. В этом случае, производные от Factory классы необходимы лишь для того, чтобы определить нестандартное поведение createWarrior() .

Результаты применения паттерна Factory Method

Достоинства паттерна Factory Method

• Создает объекты разных типов, позволяя системе оставаться независимой как от самого процесса создания, так и от типов создаваемых объектов.

Недостатки паттерна Factory Method

• В случае классического варианта паттерна даже для порождения единственного объекта необходимо создавать соответствующую фабрику

Фабричный метод - это порождающий паттерн проектирования, который определяет общий интерфейс для создания объектов в суперклассе, позволяя подклассам изменять тип создаваемых объектов.

Проблема

Представьте, что вы создаёте программу управления грузовыми перевозками. Сперва вы рассчитываете перевозить товары только на автомобилях. Поэтому весь ваш код работает с объектами класса Грузовик.

В какой-то момент ваша программа становится настолько известной, что морские перевозчики выстраиваются в очередь и просят добавить поддержку морской логистики в программу.

Добавить новый класс не так-то просто, если весь код уже завязан на конкретные классы.

Отличные новости, правда?! Но как насчёт кода? Большая часть существующего кода жёстко привязана к классам Грузовиков. Чтобы добавить в программу классы морских Судов, понадобится перелопатить всю программу. Более того, если вы потом решите добавить в программу ещё один вид транспорта, то всю эту работу придётся повторить.

В итоге вы получите ужасающий код, наполненный условными операторами, которые выполняют то или иное действие, в зависимости от класса транспорта.

Решение

Паттерн Фабричный метод предлагает создавать объекты не напрямую, используя оператор new , а через вызов особого фабричного метода. Не пугайтесь, объекты всё равно будут создаваться при помощи new , но делать это будет фабричный метод.

Подклассы могут изменять класс создаваемых объектов.

На первый взгляд, это может показаться бессмысленным: мы просто переместили вызов конструктора из одного конца программы в другой. Но теперь вы сможете переопределить фабричный метод в подклассе, чтобы изменить тип создаваемого продукта.

Чтобы эта система заработала, все возвращаемые объекты должны иметь общий интерфейс. Подклассы смогут производить объекты различных классов, следующих одному и тому же интерфейсу.

Все объекты-продукты должны иметь общий интерфейс.

Например, классы Грузовик и Судно реализуют интерфейс Транспорт с методом доставить. Каждый из этих классов реализует метод по-своему: грузовики везут грузы по земле, а суда - по морю. Фабричный метод в классе ДорожнойЛогистики вернёт объект-грузовик, а класс МорскойЛогистики - объект-судно.

Пока все продукты реализуют общий интерфейс, их объекты можно взаимозаменять в клиентском коде.

Для клиента фабричного метода нет разницы между этими объектами, так как он будет трактовать их как некий абстрактный Транспорт. Для него будет важно, чтобы объект имел метод доставить, а как конкретно он работает - не важно.

Структура

Продукт определяет общий интерфейс объектов, которые может произвести создатель и его подклассы.

Конкретные продукты содержат код различных продуктов. Продукты будут отличаться реализацией, но интерфейс у них будет общий.

Создатель объявляет фабричный метод, который должен возвращать новые объекты продуктов. Важно, чтобы тип результата совпадал с общим интерфейсом продуктов.

Зачастую фабричный метод объявляют абстрактным, чтобы заставить все подклассы реализовать его по-своему. Но он может возвращать и некий стандартный продукт.

Несмотря на название, важно понимать, что создание продуктов не является единственной функцией создателя. Обычно он содержит и другой полезный код работы с продуктом. Аналогия: большая софтверная компания может иметь центр подготовки программистов, но основная задача компании - создавать программные продукты, а не готовить программистов.

Конкретные создатели по-своему реализуют фабричный метод, производя те или иные конкретные продукты.

Фабричный метод не обязан всё время создавать новые объекты. Его можно переписать так, чтобы возвращать существующие объекты из какого-то хранилища или кэша.

Псевдокод

В этом примере Фабричный метод помогает создавать кросс-платформенные элементы интерфейса, не привязывая основной код программы к конкретным классам элементов.

Пример кросс-платформенного диалога.

Фабричный метод объявлен в классе диалогов. Его подклассы относятся к различным операционным системам. Благодаря фабричному методу, вам не нужно переписывать логику диалогов под каждую систему. Подклассы могут наследовать почти весь код из базового диалога, изменяя типы кнопок и других элементов, из которых базовый код строит окна графического пользовательского интерфейса.

Базовый класс диалогов работает с кнопками через их общий программный интерфейс. Поэтому, какую вариацию кнопок ни вернул бы фабричный метод, диалог останется рабочим. Базовый класс не зависит от конкретных классов кнопок, оставляя подклассам решение о том, какой тип кнопок создавать.

Такой подход можно применить и для создания других элементов интерфейса. Хотя каждый новый тип элементов будет приближать вас к Абстрактной фабрике .

// Паттерн Фабричный метод применим тогда, когда в программе // есть иерархия классов продуктов. interface Button is method render() method onClick(f) class WindowsButton implements Button is method render(a, b) is // Отрисовать кнопку в стиле Windows. method onClick(f) is // Навесить на кнопку обработчик событий Windows. class HTMLButton implements Button is method render(a, b) is // Вернуть HTML-код кнопки. method onClick(f) is // Навесить на кнопку обработчик события браузера. // Базовый класс фабрики. Заметьте, что "фабрика" - это всего // лишь дополнительная роль для класса. Скорее всего, он уже // имеет какую-то бизнес-логику, в которой требуется создание // разнообразных продуктов. class Dialog is method render() is // Чтобы использовать фабричный метод, вы должны // убедиться в том, что эта бизнес-логика не зависит от // конкретных классов продуктов. Button - это общий // интерфейс кнопок, поэтому все хорошо. Button okButton = createButton() okButton.onClick(closeDialog) okButton.render() // Мы выносим весь код создания продуктов в особый метод, // который назвают "фабричным". abstract method createButton() // Конкретные фабрики переопределяют фабричный метод и // возвращают из него собственные продукты. class WindowsDialog extends Dialog is method createButton() is return new WindowsButton() class WebDialog extends Dialog is method createButton() is return new HTMLButton() class Application is field dialog: Dialog // Приложение создаёт определённую фабрику в зависимости от // конфигурации или окружения. method initialize() is config = readApplicationConfigFile() if (config.OS == "Windows") then dialog = new WindowsDialog() else if (config.OS == "Web") then dialog = new WebDialog() else throw new Exception("Error! Unknown operating system.") // Если весь остальной клиентский код работает с фабриками и // продуктами только через общий интерфейс, то для него // будет не важно, какая фабрика была создана изначально. method main() is this.initialize() dialog.render()

Применимость

Когда заранее неизвестны типы и зависимости объектов, с которыми должен работать ваш код.

Фабричный метод отделяет код производства продуктов от остального кода, который эти продукты использует.

Благодаря этому, код производства можно расширять, не трогая основной. Так, чтобы добавить поддержку нового продукта, вам нужно создать новый подкласс и определить в нём фабричный метод, возвращая оттуда экземпляр нового продукта.

Когда вы хотите дать возможность пользователям расширять части вашего фреймворка или библиотеки.

Пользователи могут расширять классы вашего фреймворка через наследование. Но как сделать так, чтобы фреймворк создавал объекты из этих новых классов, а не из стандартных?

Решением будет дать пользователям возможность расширять не только желаемые компоненты, но и классы, которые создают эти компоненты. А для этого создающие классы должны иметь конкретные создающие методы, которые можно определить.

Например, вы используете готовый UI-фреймворк для своего приложения. Но вот беда - требуется иметь круглые кнопки, вместо стандартных прямоугольных. Вы создаёте класс RoundButton . Но как сказать главному классу фреймворка UIFramework , чтобы он теперь создавал круглые кнопки, вместо стандартных?

Для этого вы создаёте подкласс UIWithRoundButtons из базового класса фреймворка, переопределяете в нём метод создания кнопки (а-ля createButton) и вписываете туда создание своего класса кнопок. Затем используете UIWithRoundButtons вместо стандартного UIFramework .

Когда вы хотите экономить системные ресурсы, повторно используя уже созданные объекты, вместо порождения новых.

Такая проблема обычно возникает при работе с тяжёлыми ресурсоёмкими объектами, такими, как подключение к базе данных, файловой системе и т. д.

Представьте, сколько действий вам нужно совершить, чтобы повторно использовать существующие объекты:

1. Сначала вам следует создать общее хранилище, чтобы хранить в нём все создаваемые объекты.
2. При запросе нового объекта нужно будет заглянуть в хранилище и проверить, есть ли там неиспользуемый объект.
3. А затем вернуть его клиентскому коду.
4. Но если свободных объектов нет - создать новый, не забыв добавить его в хранилище.

Весь этот код нужно куда-то поместить, чтобы не засорять клиентский код.

Самым удобным местом был бы конструктор объекта, ведь все эти проверки нужны только при создании объектов. Но, увы, конструктор всегда создаёт новые объекты, он не может вернуть существующий экземпляр.

Значит, нужен другой метод, который бы отдавал как существующие, так и новые объекты. Им и станет фабричный метод.

Шаги реализации

Приведите все создаваемые продукты к общему интерфейсу.

В классе, который производит продукты, создайте пустой фабричный метод. В качестве возвращаемого типа укажите общий интерфейс продукта.

Затем пройдитесь по коду класса и найдите все участки, создающие продукты. Поочерёдно замените эти участки вызовами фабричного метода, перенося в него код создания различных продуктов.

В фабричный метод, возможно, придётся добавить несколько параметров, контролирующих, какой из продуктов нужно создать.

На этом этапе фабричный метод, скорее всего, будет выглядеть удручающе. В нём будет жить большой условный оператор, выбирающий класс создаваемого продукта. Но не волнуйтесь, мы вот-вот исправим это.

Для каждого типа продуктов заведите подкласс и переопределите в нём фабричный метод. Переместите туда код создания соответствующего продукта из суперкласса.

Если создаваемых продуктов слишком много для существующих подклассов создателя, вы можете подумать о введении параметров в фабричный метод, которые позволят возвращать различные продукты в пределах одного подкласса.

Например, у вас есть класс Почта с подклассами АвиаПочта и НаземнаяПочта, а также классы продуктов Самолёт, Грузовик и Поезд. Авиа соответствует Самолётам, но для НаземнойПочты есть сразу два продукта. Вы могли бы создать новый подкласс почты для поездов, но проблему можно решить и по-другому. Клиентский код может передавать в фабричный метод НаземнойПочты аргумент, контролирующий тип создаваемого продукта.

Если после всех перемещений фабричный метод стал пустым, можете сделать его абстрактным. Если в нём что-то осталось - не беда, это будет его реализацией по умолчанию.

Фабричный метод , наоборот, построен на наследовании, но не требует сложной инициализации.

Фабричный метод можно рассматривать как частный случай Шаблонного метода . Кроме того, Фабричный метод нередко бывает частью большого класса с Шаблонными методами .

Перед прочтением ознакомьтесь с , в котором описаны принятые соглашения и понятия. Данная статья дополняется с некоторой периодичностью, так что если вы ее читали ранее, не факт что данные не изменились.

Относиться к классу порождающих паттернов. Они используются для определения и поддержания отношений между объектами. Фабричные методы избавляют проектировщика от необходимости встраивать в код зависящие от приложения классы.

Пример

Предположим мы создаем некий XML парсер, который анализирует предоставленный файл и преобразует его в DOM дерево. Каждый элемент этого дерева назовем нодой (Node). В время разбора файла, перед нами встанет задача порождения новых нод, и мы напишем там примерно такой код:

Class Xml_Node() { /*...*/ public function parse() { /*...*/ $ChildNode = new Xml_Node(); /*...*/ } /*...*/ }

Что в этом плохого? Приведу такой пример: мы захотим на основе XML файла строить структуру объектов, определенного класса, чтобы использовать ее в дальнейшем, и нам, в соответствии с принципом "до тебя уже все написано", захотелось использовать готовый класс XML_Node .

Мы делаем своего наследника XML_Node_Processor , и хотим теперь повлиять на процесс анализа файла так, чтобы при определенном теге инстанцировался определенный класс (Для тега food - My_Food , для cow - My_Big_Orange_Cow). И при реализации как приведена выше, для этого нам придется полностью перегрузить метод parse, ради того, чтобы сделать копипаст кода из родительского класса отредактировав всего одну строку кода. Согласитесь, это глупо.

Суть паттерна



Возможная реализация на PHP

Abstract class XML_Node_Abstract { abstract function createNode($tag); } class Xml_Node extends XML_Node_Abstract { /*...*/ public function createNode($tag) { return new Xml_Node(); } /*...*/ public function parse() { /*...*/ $ChildNode = $this -> createNode($Tag); /*..*/ } } class Xml_Node_Processor extends Xml_Node { public function createNode($tag) { switch($tag) { case "food": return new My_Food(); case "cow": return new My_Big_Orange_Cow(); } return parent::createNode($tag); } } class My_Food extends Xml_Node_Processor {}; class My_Big_Orange_Cow extends Xml_Node_Processor {};

В заключение

• В реализации фабричного метода не всегда нужен абстрактный класс создателя (XML_Node_Abstract). На его месте может использоваться конкретный экземпляр. Из этого примера можно выкинуть XML_Node_Abstract и ничего не изменится
• Результат возвращаемый фабричным методом, должен всегда соответствовать заданному интерфейсу (в нашем случае интерфейсу класса Xml_Node)
• Фабричный метод может быть статической функцией, и использоваться для инстанации объектов подкласса
• Фабричный метод не обязательно должен возвращать объект, он так же может возвращать класс. При этом все наследники и родители так же должны возвращать класс.

Фактически состоит из фабричных методов

Дополнено

Вопрос

Не понял. Смысл в том, чтобы в методе parse наследников создавались экземпляры именно их, а не родителя?

Почему бы вместо:

$ChildNode = new Xml_Node () ;

не сделать:

$ChildNode = new static; ?

Ответ

new static не решает проблему, решение которой возложено на фабричный метод. Его основная задача убрать зависимость из кода, зависимость от конкретного класса. Казалось бы, что плохого в этом? Ничего. Ровно до той поры, пока не потребуется расширить класс, внести некоторую логику или наладить модульное тестирование.

Вот представьте, у вас есть такой код в нескольких местах:

$node = new Xml_Node (); $title = $node->getTitle ();

Приходит к вам проект менеджер и говорит, что xml будут приходить в двух разных форматах. Подумаешь тоже:

If ($this -> isFormatOne ()) { $node = new Xml_Node (); } else { $node = new Xml_Node_Extended (); } $title = $node -> getTitle ();

Затем он приходит снова, и говорит, что форматов теперь будет 3,10,500. При такой архитектуре, придется КАЖДЫЙ раз вносить изменения во ВСЕ вхождения такого кода. Если же использовать фабричный метод, то придется изменить только его, а создания объекта будет выглядеть всегда одинково:

$node = $this -> createNode (); $title = $node -> getTitle ();

Согласен, что статья весьма сумбурная и не раскрывает всю прелесть данного паттерна, но могу вам сказать, что это один из самых простых и в тоже время полезных паттернов. Если приучить себя вместо бездумного порождения объекта делегировать эту операцию на другого, проблем станет гораздо меньше.