Паттерн Абстрактная фабрика на C++

Абстрактная фабрика – это порождающий паттерн проектирования, который решает проблему создания целых семейств связанных продуктов, без указания конкретных классов продуктов.

Абстрактная фабрика задаёт интерфейс создания всех доступных типов продуктов, а каждая конкретная реализация фабрики порождает продукты одной из вариаций. Клиентский код вызывает методы фабрики для получения продуктов, вместо самостоятельного создания с помощью оператора new. При этом фабрика сама следит за тем, чтобы создать продукт нужной вариации.

Особенности паттерна на C++

Сложность:   

Популярность:   

Применимость: Паттерн можно часто встретить в C++ коде, особенно там, где требуется создание семейств продуктов (например, внутри фреймворков).

Признаки применения паттерна: Паттерн можно определить по методам, возвращающим фабрику, которая, в свою очередь, используется для создания конкретных продуктов, возвращая их через абстрактные типы или интерфейсы.

Концептуальный пример

Этот пример показывает структуру паттерна Абстрактная фабрика, а именно – из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.

main.cc: Пример структуры паттерна

/**
 * Каждый отдельный продукт семейства продуктов должен иметь базовый интерфейс.
 * Все вариации продукта должны реализовывать этот интерфейс.
 */
class AbstractProductA {
 public:
  virtual ~AbstractProductA(){};
  virtual std::string UsefulFunctionA() const = 0;
};

/**
 * Конкретные продукты создаются соответствующими Конкретными Фабриками.
 */
class ConcreteProductA1 : public AbstractProductA {
 public:
  std::string UsefulFunctionA() const override {
    return "The result of the product A1.";
  }
};

class ConcreteProductA2 : public AbstractProductA {
  std::string UsefulFunctionA() const override {
    return "The result of the product A2.";
  }
};

/**
 * Базовый интерфейс другого продукта. Все продукты могут взаимодействовать друг
 * с другом, но правильное взаимодействие возможно только между продуктами одной
 * и той же конкретной вариации.
 */
class AbstractProductB {
  /**
   * Продукт B способен работать самостоятельно...
   */
 public:
  virtual ~AbstractProductB(){};
  virtual std::string UsefulFunctionB() const = 0;
  /**
   * ...а также взаимодействовать с Продуктами A той же вариации.
   *
   * Абстрактная Фабрика гарантирует, что все продукты, которые она создает,
   * имеют одинаковую вариацию и, следовательно, совместимы.
   */
  virtual std::string AnotherUsefulFunctionB(const AbstractProductA &collaborator) const = 0;
};

/**
 * Конкретные Продукты создаются соответствующими Конкретными Фабриками.
 */
class ConcreteProductB1 : public AbstractProductB {
 public:
  std::string UsefulFunctionB() const override {
    return "The result of the product B1.";
  }
  /**
   * Продукт B1 может корректно работать только с Продуктом A1. Тем не менее, он
   * принимает любой экземпляр Абстрактного Продукта А в качестве аргумента.
   */
  std::string AnotherUsefulFunctionB(const AbstractProductA &collaborator) const override {
    const std::string result = collaborator.UsefulFunctionA();
    return "The result of the B1 collaborating with ( " + result + " )";
  }
};

class ConcreteProductB2 : public AbstractProductB {
 public:
  std::string UsefulFunctionB() const override {
    return "The result of the product B2.";
  }
  /**
   * Продукт B2 может корректно работать только с Продуктом A2. Тем не менее, он
   * принимает любой экземпляр Абстрактного Продукта А в качестве аргумента.
   */
  std::string AnotherUsefulFunctionB(const AbstractProductA &collaborator) const override {
    const std::string result = collaborator.UsefulFunctionA();
    return "The result of the B2 collaborating with ( " + result + " )";
  }
};

/**
 * Интерфейс Абстрактной Фабрики объявляет набор методов, которые возвращают
 * различные абстрактные продукты. Эти продукты называются семейством и связаны
 * темой или концепцией высокого уровня. Продукты одного семейства обычно могут
 * взаимодействовать между собой. Семейство продуктов может иметь несколько
 * вариаций, но продукты одной вариации несовместимы с продуктами другой.
 */
class AbstractFactory {
 public:
  virtual AbstractProductA *CreateProductA() const = 0;
  virtual AbstractProductB *CreateProductB() const = 0;
};

/**
 * Конкретная Фабрика производит семейство продуктов одной вариации. Фабрика
 * гарантирует совместимость полученных продуктов. Обратите внимание, что
 * сигнатуры методов Конкретной Фабрики возвращают абстрактный продукт, в то
 * время как внутри метода создается экземпляр конкретного продукта.
 */
class ConcreteFactory1 : public AbstractFactory {
 public:
  AbstractProductA *CreateProductA() const override {
    return new ConcreteProductA1();
  }
  AbstractProductB *CreateProductB() const override {
    return new ConcreteProductB1();
  }
};

/**
 * Каждая Конкретная Фабрика имеет соответствующую вариацию продукта.
 */
class ConcreteFactory2 : public AbstractFactory {
 public:
  AbstractProductA *CreateProductA() const override {
    return new ConcreteProductA2();
  }
  AbstractProductB *CreateProductB() const override {
    return new ConcreteProductB2();
  }
};

/**
 * Клиентский код работает с фабриками и продуктами только через абстрактные
 * типы: Абстрактная Фабрика и Абстрактный Продукт. Это позволяет передавать
 * любой подкласс фабрики или продукта клиентскому коду, не нарушая его.
 */

void ClientCode(const AbstractFactory &factory) {
  const AbstractProductA *product_a = factory.CreateProductA();
  const AbstractProductB *product_b = factory.CreateProductB();
  std::cout << product_b->UsefulFunctionB() << "\n";
  std::cout << product_b->AnotherUsefulFunctionB(*product_a) << "\n";
  delete product_a;
  delete product_b;
}

int main() {
  std::cout << "Client: Testing client code with the first factory type:\n";
  ConcreteFactory1 *f1 = new ConcreteFactory1();
  ClientCode(*f1);
  delete f1;
  std::cout << std::endl;
  std::cout << "Client: Testing the same client code with the second factory type:\n";
  ConcreteFactory2 *f2 = new ConcreteFactory2();
  ClientCode(*f2);
  delete f2;
  return 0;
}

Output.txt: Результат выполнения

Client: Testing client code with the first factory type:
The result of the product B1.
The result of the B1 collaborating with the (The result of the product A1.)

Client: Testing the same client code with the second factory type:
The result of the product B2.
The result of the B2 collaborating with the (The result of the product A2.)

Теги