【UE4 C++】抽象工厂模式 Abstract Factory Pattern

2021-12-29 16:12:30

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

    【UE4 C++】抽象工厂模式 Abstract Factory Pattern

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）。

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

    【UE4 C++】抽象工厂模式 Abstract Factory Pattern

  • 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

参考

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