【UE4 设计模式】抽象工厂模式 Abstract Factory Pattern

概述

描述

• 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类；具体的工厂负责实现具体的产品实例

• 抽象工厂中每个工厂可以创建多种产品（如苹果公司生产iPhone、iPad）；
  
  工厂方法每个工厂只能创建一种

  

三种工厂小结

假设有骷髅士兵、骷髅弓箭手、哥布林士兵、哥布林弓箭手四种怪物

• 简单工厂模式
  
  一个工厂有四个方法创建骷髅士兵、骷髅弓箭手、哥布林士兵、哥布林弓箭手
• 工厂方法模式
  
  四个工厂： 骷髅士兵工厂、骷髅弓箭手工厂、哥布林士兵工厂、哥布林弓箭手工厂，每个工厂创建对应的怪物
• 抽象工厂模式
  
  两个工厂： 骷髅怪物工厂 负责创建骷髅士兵、骷髅弓箭手；哥布林工厂，负责创建困难哥布林士兵、哥布林弓箭手。

套路

• 创建抽象产品族类 ，定义抽象产品的公共接口；
• 创建抽象产品类 ，继承抽象产品族类；（此处可理解为相对具体得产品族类）
• 创建具体产品类，继承抽象产品类；
• 创建抽象工厂类
• 创建工厂类，继承抽象工厂类，定义具体产品类的创建方法；
• 通过调用具体工厂类的方法，从而创建不同具体产品类的实例

使用场景

• 一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节，这对于所有类型的工厂模式都是重要的。
• 系统中有多个产品族，每次只使用其中某一产品族。
• 属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来。
• 系统提供一个产品类的库，所有的产品以同样的接口出现，从而使客户端不依赖于具体实现。
• 举例
  • 敌人生成，不同区域地点可以利用不同工厂生成不同敌人，
  • 游戏难度，不同难度可以产生不同类型的建筑、英雄以及技能。
  • AI 战术选择。实现确定好几种可选战术作为产品族，每种战术按照类似海军、空军、陆军作为产品等级结构选择具体兵种进行生产建造。
  • 多语言。用户改变语言环境时，会改变响应的文字显示，音效，图片显示，操作习惯适配等。
  • 皮肤更换或者资源管理。用户选择不同主题的皮肤将会影响图片显示以及动画效果。
  • 屏幕适配。对高、中、低分辨率的移动设备使用不同的显示资源。

优缺点

• 优点
  • 隔离了具体类的生成，使得调用者不需要知道什么被创建。所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。实现了高内聚低耦合
  • 所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口，因此只需改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。
  • 增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。
• 缺点
  • 在添加新的产品对象时，难以扩展抽象工厂来生产新种类的产品，这是因为在抽象工厂角色中规定了所有可能被创建的产品集合，要支持新种类的产品就意味着要对该接口进行扩展，而这将涉及到对抽象工厂角色及其所有子类的修改，显然会带来较大的不便。
  • 开闭原则的倾斜性（增加新的工厂和产品族容易，增加新的产品等级结构麻烦）。

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UE4 实践

• 做一个简单得怪物生成器，在不死族地带生成不死族怪物，在哥布林地带生成哥布林怪物；怪物分别有士兵和弓箭手两种

  

• 创建抽象产品族类、抽象产品类——怪物、怪物士兵、怪物弓箭手

  // 抽象产品族类 —— 怪物
  UCLASS(Abstract)
  class DESIGNPATTERNS_API UMonster : public UObject
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() { check(0 && "You must override this"); }
  };
  
  // 抽象产品类、具体产品族 —— 怪物士兵
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UMonsterSoldier : public UMonster
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() override {
  		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT(__FUNCTION__" This is a Monster Soldier"));
  	}
  };
  
  // 抽象产品类、具体产品族 —— 怪物弓箭手
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UMonsterArcher : public UMonster
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() override {
  		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT(__FUNCTION__" This is a Monster Archer"));
  	}
  };
  

• 创建具体产品类——骷髅士兵、骷髅弓箭手、哥布林士兵、哥布林弓箭手

  // 具体产品类 —— 怪物士兵 —— 骷髅士兵
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UUndeadSkeletonSoldier : public UMonsterSoldier
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() override {
  		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT(__FUNCTION__" This is a Undead Skeleton Soldier"));
  	}
  };
  
  // 具体产品类 —— 怪物士兵 —— 哥布林士兵
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UGoblinSoldier : public UMonsterSoldier
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() override {
  		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT(__FUNCTION__" This is a Goblin Soldier"));
  	}
  };
  
  // 具体产品类 —— 怪物弓箭手 —— 骷髅弓箭手
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UUndeadSkeletonArcher : public UMonsterArcher
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() override {
  		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT(__FUNCTION__" This is a Undead Skeleton Archer"));
  	}
  };
  
  // 具体产品类 —— 怪物弓箭手 —— 哥布林弓箭手
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UGoblinArcher : public UMonsterArcher
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	virtual void ShowInfo() override {
  		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT(__FUNCTION__" This is a Goblin Archer"));
  	}
  };
  

• 创建抽象工厂类、具体工厂类——怪物生成器、不死族怪物生成器、哥布林怪物生成器

  // 抽象工厂类 —— 怪物生成器
  UCLASS(Abstract)
  class DESIGNPATTERNS_API UMonsterFactory : public UObject
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  
  	// 生成士兵
  	virtual UMonsterSoldier* CreateMonsterSoldier() {
  		check(0 && "You must override this");
  		return nullptr;
  	}
  
  	// 生成弓箭手
  	virtual UMonsterArcher* CreateMonsterArcher(){
  		check(0 && "You must override this");
  		return nullptr;
  	}
  
  };
  
  // 具体工厂类 —— 不死族怪物生成器
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UUndeadMonsterFactory : public UMonsterFactory
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  	// 生成骷髅士兵
  	virtual UMonsterSoldier* CreateMonsterSoldier() override {
  		return NewObject<UUndeadSkeletonSoldier>(); // 实际使用 SpawnActor
  	}
  
  	// 生成骷髅弓箭手
  	virtual UMonsterArcher* CreateMonsterArcher() override {
  		return NewObject<UUndeadSkeletonArcher>();
  	}
  };
  
  // 具体工厂类 —— 哥布林怪物生成器
  UCLASS(Blueprintable, BlueprintType)
  class DESIGNPATTERNS_API UGoblinMonsterFactory : public UMonsterFactory
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  
  	// 生成哥布林士兵
  	virtual UMonsterSoldier* CreateMonsterSoldier() override {
  		return NewObject<UGoblinSoldier>(); // 实际使用 SpawnActor
  	}
  
  	// 生成哥布林弓箭手
  	virtual UMonsterArcher* CreateMonsterArcher() override {
  		return NewObject<UGoblinArcher>();
  	}
  };
  

• 测试调用

  // 调用测试用的Actor
  UCLASS()
  class DESIGNPATTERNS_API AMonsterGenerator : public AActor
  {
  	GENERATED_BODY()
  public:
  
  	void BeginPlay() override {
  
  		// 不死族地带区域 生成怪物
  		UUndeadMonsterFactory* UndeadMonsterFactory = NewObject<UUndeadMonsterFactory>();
  		UndeadMonsterFactory->CreateMonsterSoldier()->ShowInfo();
  		UndeadMonsterFactory->CreateMonsterArcher()->ShowInfo();
  
  		// 哥布林地带生成 怪物
  		UGoblinMonsterFactory* GoblinMonsterFactory = NewObject<UGoblinMonsterFactory>();
  		GoblinMonsterFactory->CreateMonsterSoldier()->ShowInfo();
  		GoblinMonsterFactory->CreateMonsterArcher()->ShowInfo();
  	}
  };
  

• 调式输出

  LogTemp: Warning: UUndeadSkeletonSoldier::ShowInfo This is a Undead Skeleton Soldier
  LogTemp: Warning: UUndeadSkeletonArcher::ShowInfo This is a Undead Skeleton Archer
  LogTemp: Warning: UGoblinSoldier::ShowInfo This is a Goblin Soldier
  LogTemp: Warning: UGoblinArcher::ShowInfo This is a Goblin Archer
  

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参考

• 抽象工厂模式(Abstract Factory)
• [抽象工厂模式]在游戏开发中的应用