在日常生活中，我们使用的桌子、椅子等家具往往来自不同的生产厂家。有的工厂专注于实木家具的制造，有的则主打塑料材质，还有的以金属制品见长。如果我们亲自去“打造”一件家具，整个过程会非常繁琐。但借助各类专业“工厂”，我们只需提出需求，就能获得对应的产品。这种“按需委托专门工厂生产”的思想，正是C++中工厂方法模式的设计核心。本文将结合家具生产的实际场景，深入解析该设计模式的基本原理，并通过具体的代码示例展示其实现方式。

一、工厂方法模式的核心理念

作为创建型设计模式的一种，工厂方法模式通过定义一个用于对象创建的抽象接口，使得子类工厂能够决定实例化哪一个具体产品类，从而实现对象的创建过程与使用过程的解耦。

其关键在于引入了“抽象工厂”和“具体工厂”的分层结构：由抽象工厂声明创建产品的通用方法，而具体工厂负责实现该方法并返回特定类型的产品实例。这种方式的最大优势是，在新增产品时无需修改已有代码，仅需扩展新的产品类和对应的工厂类即可，完全遵循“开放-封闭原则”——即对扩展开放，对修改关闭。

二、核心角色及其在家具场景中的映射

抽象产品（Abstract Product）：为所有具体产品提供统一的行为接口，是它们的共同父类。在本例中对应“家具”这一概念——无论是实木还是塑料材质，都属于家具范畴，具备“展示材质”这一基本行为。

具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口的具体类。例如“实木椅子”“塑料椅子”或“实木桌子”，都是实际可被生产和使用的家具类型。

抽象工厂（Abstract Factory）：定义创建产品的抽象接口，包含一个用于生成产品的纯虚函数。它代表的是“家具工厂”这一通用角色——所有工厂都应具备生产家具的能力。

具体工厂（Concrete Factory）：继承自抽象工厂，实现具体的创建逻辑，返回某一类具体产品。如“实木家具工厂”只生产实木类家具，“塑料家具工厂”专供塑料制品，体现了职责分离的设计思想。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 1. 抽象产品：家具（所有具体家具的父类）
class Furniture {
public:
    // 纯虚函数：展示家具材质（强制子类实现）
    virtual void showMaterial() const = 0;
    // 虚析构函数：确保子类对象正确释放
    virtual ~Furniture() {}
};

// 2. 具体产品1：实木椅子（继承自家具）
class SolidWoodChair : public Furniture {
public:
    void showMaterial() const override {
        cout << "这是一把实木椅子，材质为胡桃木，坚固耐用！" << endl;
    }
};

// 3. 具体产品2：塑料椅子（继承自家具）
class PlasticChair : public Furniture {
public:
    void showMaterial() const override {
        cout << "这是一把塑料椅子，材质为PP环保塑料，轻便易清洁！" << endl;
    }
};

// 4. 抽象工厂：家具工厂（定义生产家具的接口）
class FurnitureFactory {
public:
    // 纯虚函数：创建家具（强制子类实现具体生产逻辑）
    virtual Furniture* createFurniture() const = 0;
    // 虚析构函数：确保子类工厂正确释放
    virtual ~FurnitureFactory() {}
};

// 5. 具体工厂1：实木家具工厂（专门生产实木椅子）
class SolidWoodFurnitureFactory : public FurnitureFactory {
public:
    Furniture* createFurniture() const override {
        // 实木工厂只生产实木椅子
        return new SolidWoodChair();
    }
};

// 6. 具体工厂2：塑料家具工厂（专门生产塑料椅子）
class PlasticFurnitureFactory : public FurnitureFactory {
public:
    Furniture* createFurniture() const override {
        // 塑料工厂只生产塑料椅子
        return new PlasticFurnitureFactory();
    }
};

// 测试函数：模拟用户通过工厂获取家具
void getFurniture(const FurnitureFactory& factory) {
    // 工厂创建产品，用户无需关心创建细节
    Furniture* furniture = factory.createFurniture();
    // 使用产品的统一接口
    furniture->showMaterial();
    // 释放产品资源
    delete furniture;
}

int main() {
    // 场景1：用户需要实木椅子，找实木家具工厂
    SolidWoodFurnitureFactory solidWoodFactory;
    cout << "=== 从实木家具工厂获取产品 ===" << endl;
    getFurniture(solidWoodFactory);

    // 场景2：用户需要塑料椅子，找塑料家具工厂
    PlasticFurnitureFactory plasticFactory;
    cout << "\n=== 从塑料家具工厂获取产品 ===" << endl;
    getFurniture(plasticFactory);

    return 0;
}

三、基于C++的家具生产实现代码

以下以“椅子”为产品主线，演示如何通过工厂方法模式构建“实木椅子”与“塑料椅子”的生产流程。若未来需要扩展至桌子或其他家具，只需添加相应的产品类与工厂类，原有结构无需改动。

showMaterial()

createFurniture()

四、代码结构说明与执行效果分析

抽象产品类 Furniture：声明了一个纯虚函数用于“展示材质”，确保所有子类必须实现此行为，形成统一的操作接口。

具体产品类 SolidWoodChair 与 PlasticChair：分别继承自Furniture，各自实现了不同材质椅子的显示逻辑，是最终被工厂产出的实际对象。

抽象工厂类 FurnitureFactory：定义了创建家具的抽象方法，规定所有具体工厂必须实现该接口，保证调用的一致性。

具体工厂类 SolidWoodFurnitureFactory 与 PlasticFurnitureFactory：分别重写了创建方法，返回对应材质的椅子实例。每个工厂仅负责一类产品的生成，符合“单一职责原则”。

测试函数 getFurniture：接收一个抽象工厂指针，通过其接口创建并使用产品。用户无需了解内部构造细节，只需调用统一方法即可完成操作，真正实现了“创建与使用的分离”。

五、模式的可扩展性与典型应用场景

1. 扩展示例：增加金属椅子
当系统需要支持“金属椅子”时，仅需新增两个类：

• 一个名为 MetalChair 的具体产品类，继承自 Furniture；
• 一个名为 MetalFurnitureFactory 的具体工厂类，继承自 FurnitureFactory，并返回 MetalChair 实例。

随后在 main 函数中使用新工厂创建对象，整个过程不涉及任何原有代码的修改，充分体现了系统的可扩展性。

// 新增具体产品：金属椅子
class MetalChair : public Furniture {
public:
    void showMaterial() const override {
        cout << "这是一把金属椅子，材质为不锈钢，防锈耐腐！" << endl;
    }
};

// 新增具体工厂：金属家具工厂
class MetalFurnitureFactory : public FurnitureFactory {
public:
    Furniture* createFurniture() const override {
        return new MetalChair();
    }
};

2. 适用场景总结

• 当产品具有明显的家族分类（如家具可分为椅子、桌子、柜子等），且需要通过统一接口进行管理时；
• 希望避免在代码中使用大量条件判断（如 if-else 或 switch）来创建不同对象，转而通过子类机制实现灵活扩展；
• 产品创建流程较为复杂（如涉及原材料采购、加工工艺等），而使用者不应关心这些细节，只需获取最终可用的对象。

六、结语

工厂方法模式通过“抽象产品 + 具体产品”与“抽象工厂 + 具体工厂”的四层架构，将对象的创建责任下放到子类工厂中，既保持了接口的统一性，又提升了系统的灵活性和可维护性。就像现实生活中的家具生产——不同材质交由专业工厂处理一样，该模式让程序结构更加清晰，职责划分更明确。在C++开发中，它是应对“多种同类对象创建”问题的经典解决方案之一。