Design Patterns - Factory Method

Creational Patterns - Factory Method

Intent

---

객페를 생성하기 위해 인터페이스를 정의하지만, 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할지에 대한 결정은 서브클래스가 하도록 한다.

때때로 Factory Method는 Virtual Constructor라고도 불린다.

Utility

---

• 어떤 클래스가 자신이 생성해야 하는 객체의 클래스를 예측할 수 없을 떄
• 생성할 객체를 기술하는 책임을 자신의 서브클래스가 지정했으면 할 떄
• 객체 생성의 책임을 몇개의 보조 서브클래스 가운데 하나에게 위임하고, 어떤 서브클래스가 위임자인지에 대한 정보를 최대한 숨기고 싶을 떄

Structure

---

Structure Example

Elements

• Creator(Application)
  • Product 객체 생성을 위해 Factory Method를 호출
  • Product 타입의 객체를 반환하는 Factory Method를 선언
  • Creator 클래스는 Factory Method를 기본적으로 구현하고, 이 구현에서는 ConcreteProduct 객체를 반환
• ConcreteCreator(MyApplication)
  • Factory Method를 재정의하여 ConcreteProduct 인스턴스를 반환
• Product(Document)
  • Factory Method가 생성하는 객체의 인터페이스를 정의
• ConcreteProduct(MyDocument)
  • Product 클래스에 정의된 인터페이스를 구현

Creator는 자신의 서브클래스를 통해 실제 필요한 Factory Method를 정의하여 적절한 ConcreteProduct의 인스턴스를 반환할 수 있게 한다.

Feature

---

• Factory Method Pattern은 응용프로그램에 국한된 클래스가 코드에 종속되지 않도록 한다.
  • 응용프로그램은 Product 클래스에 정의된 인터페이스만 동작하도록 코드를 작성기 때문에 사용자가 정의한 어떠한 ConcreteProduct 클래스와도 동작할수 있게 한다.
• ConcreteProduct 객체 하나만 생성하려 할때도 Creator 클래스를 상속하여 서브클래스를 만들어야 한다.
• 서브클래스에 대한 훅 메서드(Hook Method) 를 제공한다.
  • 객체를 직접 생성하는 것보다 Factort Method로 클래스 내부에서 객체를 생성하여 응용성을 높힌다.
  • Factort Method Pattern에서는 객체별로 서로 다른 버전을 제공하는 훅 기능을 서브클래스에 정의한다.
• 병렬적인 클래스 계통(Connects parallel class hierarchies) 을 연결하는 역할을 담당한다.
  • 병렬적 클래스 계통은 클래스가 자신의 책임을 분리된 다른 클래스에 위임할때 발생한다.
  • 사용자와 상호작용을 구현하고 특정한 조작에 관련된 상태를 추적, 저장하는 별도의 Manipulator 객체를 사용하고, 서로 다른 Manipulator 클래스의 서브클래스를 사용하여 특정한 상호작용을 처리하도록 한다.

Implementation

---

Factort Method Pattern을 구현할떄는 다음과 같은 사항을 고려해야 한다.

구현방법은 크게 두가지이다

1. Creator 클래스를 추상 클래스로 정의하고, 정의한 Factory Method에 대한 구현은 제공하지 않는다.
2. Creator가 구체 클래스 이고, Factory Method에 대한 기본 구현을 제공한다.

Factory Method를 매개변수화 한다

Factory Method갸 매개변수로 받아서 어떤 종류의 제품을 생성할지 식별하게 한다. 이때 생성하는 모든 객체는 Product라는 인터페이스를 모두 만족해야 한다.

매개변수회된 Factory Method는 다음과 같은 일반적인 형태를 가진다.

class Creator {
public:
  virtual Product* Create(ProductId id) {
    // 나머지 Product에 대해서도 이렇게 반복한다.
    if(id == MINE)  return new MyProduct;
    if(id == YOURS) return new YourProduct;

    ...

    return 0;
  }
};

매개변수회된 Factory Method를 오버라이드 하면, Creator 클래스가 생성하는 제품을 쉽게 확장하거나 변경할수 있다.

class MyCreator : public Creator {
public:
  Product* Create(ProductId id) override {
    // YOURS와 MINE을 바꿀떄
    if(id == MINE)  return new YourProduct;
    if(id == YOURS) return new MyProduct;

    if(id == THEIRS)  return new TheirProduct;

    // MINE, YOURS, THEIRS 만 처리되도록 하였으므로,
    // 이외의 것을 처리하기 위해 부모클래스에게 요청
    return Creator::Create(id);
  }
};

템플릿을 사용하여 서브클래싱을 피한다

Factory Method를 쓰면 생기는 잠재적인 문제중 하나는 그냥 Product 클래스 하나를 추가 할 때마다 서브클래싱을 해야 한다는 점이다. 이를 해결하기 위해 Creator 클래스의 서브클래스가 되는 템플릿 클래스정의하고 이것이 Product 클래스로 매개변수화되도록 만드는 것이다.

class Creator {
public:
  virtual Product* CreateProduct() = 0;
}

template<class TheProduct>
class StandardCreator : public Creator {
public:
  // Creator를 상속받는 *Factory Method*를 구현할
  // 서브클래스를 템플릿 클래스로 정의
  Product* CreateProduct() override { return new TheProduct; };
};

class MyProduct : public Product {
public:
  MyProduct();
  ...

};

...

  StandardCreator<MyProduct> myCreator;

...

Implementation Example

/**
* @brief Product(AbstractProduct) - Display
*/
class Display {
public:
  virtual ~Button() {}
  virtual void show() const = 0;
};

/**
* @brief ConcreteProduct - WinDisplay
*/
class WinDisplay : public Display {
public:
  void show() const override { std::cout << "WIN" << std::endl; }
};

/**
* @brief ConcreteProduct - OSXDisplay
*/
class OSXDisplay : public Display {
public:
  void show() const override { std::cout << "OSX" << std::endl; }
};

/**
* @brief Creator(AbstractCreator)
*/
class DisplayCreator {
public:
  virtual ~Creator() {}

  // Factory Method
  virtual Display* CreateDisplay(OSType type) const = 0;
};

/**
* @brief ConcreteCreator
*/
class MyDisplayCreator : public DisplayCreator {
public:
  // Factory Method 구현
  Display* CreateDisplay(OSType type) const override {
    switch(type){
      case OS_WIN: { 
        return new WinDisplay();
      }
      case OS_OSX: {
        return new OSXDisplay();
      }
      default: {
        return new Display();
      }
    }
  }
};

...

  MyDisplayCreator displayCreator;
  Display* display = dynamic_cast<WinDisplay>(displayCreator.CreateDisplay(OS_WIN));

  display->show();

...

Related Pattern

---

Abstract Factory Pattern은 이 Factory Method를 이용해서 구현할 때가 많다.

Factory Method는 Template Method Pattern 에서 사용될 떄가 많다.

Prototype Pattern은 Creator 클래스의 상속이 필요하지 않다. 그러나 Product 클래스에 정의된 초기화 연산은 필요하다. Creator 클래스는 객체의 초기화를 위해 초기화 연산을 사용하지만, Factory Method는 이러한 연산이 필요하지 않다.

---

---

참고. Design Patterns : Elements of Reusable Object-Oriented Software - Erich Gamma

---