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new也可以创建对象，为什么需要工厂模式？

用户6557940

发布于 2022-07-24 08:48:21

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代码可运行

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代码可运行

设计模式里，工厂模式是一类创建型的设计模式。为遵循软件设计和开发的开闭原则，先后衍生出了简单工厂模式，工厂方法模式和抽象工厂模式。作为一种创建型的设计模式，工厂模式是用来创建新对象的。那么问题就来了，以C++为例，C++的类明明构造函数也可以创建新的对象啊，为什么非得引入工厂模式呢？

封装创建对象时的初始化工作

如果使用C语言，分配并初始化的工作包括：

malloc申请内存（但申请完了对象并没有初始化，只是有了一片内存空间），并强制类型转换
初始化这块内存
Do other works

好像有点麻烦，分配内存、类型转换、初始化。如果是C++，new的动作包括分配内存和调用构造函数两个步骤，比较简化了。这是对一般的初始化过程比较简单的对象。那如果初始化过程比较复杂呢？什么叫比较复杂的初始化过程呢？就是说创建对象不仅是分配内存空间，还要做一些其他初始化工作，甚至是与外部变量或者资源相关的工作。

下面的代码是NVDLA的compiler的源码中的一部分：

SDPScaleOpNode* NodeFactory::newSDPScaleOpNode
(
    ScaleNode* origCanNode,
    Graph* engGraph
)
{
    B b;
    DD dd;
    NvU16 numBatches = engGraph->profile()->multiBatchSize();
 
    b = dd = new SDPScaleOpNode(origCanNode, numBatches);
    dd->setName(std::string("sdp-scale-") + toString(s_sdp_scale_priv.size()));
    dd->setId(engGraph->nextNodeId());
    dd->setGraph(engGraph);
    engGraph->insertNode(b);
 
    s_sdp_scale_priv.insert(std::pair<B, DD>(b, dd));
    return dd;
}

我删去了部分代码以便于观察。该接口是要创建一个SDPScaleOpNode，但封装在NodeFactory的newSDPScaleOpNode()接口里。该接口里除了

new SDPScaleOpNode(origCanNode, numBatches);

以外，还有其他setter和insert工作。如果不用工厂模式封装，则每创建一个node，都要在创建node的地方写上其他setter和insert的代码，不便于阅读，而且造成代码冗余。

下面代码是tensorflow源码中的一个片段。可以看到，创建device的初始化过程更加复杂，甚至还可以处理一些异常。

std::unique_ptr<Device> DeviceFactory::NewDevice(const string& type,
                                                 const SessionOptions& options,
                                                 const string& name_prefix) {
  auto device_factory = GetFactory(type);
  if (!device_factory) {
    return nullptr;
  }
  SessionOptions opt = options;
  (*opt.config.mutable_device_count())[type] = 1;
  std::vector<std::unique_ptr<Device>> devices;
  TF_CHECK_OK(device_factory->CreateDevices(opt, name_prefix, &devices));
  int expected_num_devices = 1;
  auto iter = options.config.device_count().find(type);
  if (iter != options.config.device_count().end()) {
    expected_num_devices = iter->second;
  }
  DCHECK_EQ(devices.size(), static_cast<size_t>(expected_num_devices));
  return std::move(devices[0]);
}

统一创建对象的接口命名

有了上面的例子，也就比较好理解“统一接口命名”了。

如果是class Football，那么创建是要new Football；
如果创建Basketball，则要new Basketball；
如果是Volleyball，则new VolleyBall；
如果是AbcdEfgHijkOpq1234567，则new AbcdEfgHijkOpq1234567（类的名字很长）。

如果有工厂模式做封装，那么就成了

createFootball();
createBasketball();
createVolleyball();
createAbcdEfgHijkOpq1234567();

接口命名很清晰，并且能够通过函数名大概知道它的作用。

对象是否真的需要“创建”？

每次new，都会去分配内存（不谈placement new）。但是有的场景下，我们真的需要每次都分配内存吗？要从线程池里获取一个线程，要从内存池里获取一片内存，要从某个资源池里获取一个资源，这些资源本身就有，不需要重新分配，除非池里的资源也用完了。所以工厂模式的另一个作用是，掌控某些资源分配的时机，当真正需要分配内存的时候，才去分配。

结合多态，便于扩展

工厂模式结合多态，定义一个用于创建对象的接口，但是让子类决定将哪一个类实例化，增加代码的灵活性。比如下列代码，通过一个统一的接口getSportProduct()，运行时可创建出不同的产品。

int test()
{
  AbstractFactory *fac = NULL;
  AbstractSportProduct *product = NULL;
 
  fac = new BasketballFactory();
  product = fac->getSportProduct();
 
  fac = new FootballFactory();
  product = fac->getSportProduct();
 
  fac = new VolleyballFactory();
  product = fac->getSportProduct();  
 
  // other work
 
    return 0;
}