نمط طريقة المصنع

يعد نمط تصميم طريقة المصنع [1] أحد أنماط التصميم "عصابة الأربعة" التي تصف كيفية حل مشكلات التصميم المتكررة لتصميم برامج مرنة وكائنية التوجه قابلة لإعادة الاستخدام، أي الكائنات التي يسهل تنفيذها أو تغييرها أو اختبارها، وإعادة استخدامها.

يتم استخدام نمط (تصميم) طريقة المصنع بدلاً من مُنشئ الصنف العادي للاحتفاظ بمبدأ SOLID للبرمجة، وفصل بناء الكائنات عن الكائنات نفسها. هذه الفكرة لها مزايا ومفيدة للحالات التالية، من بين أمور أخرى: [2]

• يسمح ببناء الاصناف بمكون من نوع برمجي لم يتم تحديده مسبقًا، ولكن يتم تعريفه فقط في «واجهة» أوا الواجهة، التي يتم تعريفها على أنها نوع ديناميكي.

وبالتالي، على سبيل المثال، يمكن إنشاء صنف Vehicle (مركبة) التي تحتوي على محرك عضو من واجهة محرك IMotor، ولكن لا يوجد نوع محدد من المحرك Motor معرف مسبقًا، عن طريق إخبار مُنشئ السيارة Vehicle constructor باستخدام محرك كهربائي ElectricMotor أو محرك بنزين GasolineMotor. يستدعي كود مُنشئ المركبة Vehicle constructor بعد ذلك طريقة مصنع المحرك، لإنشاء المحرك المطلوب الذي يتوافق مع واجهة IMotor.

• يسمح ببناء الاصناف الفرعية إلى أحد الأصناف الأبوية الذي لم يتم تحديد نوع مكوناته مسبقًا، ولكن تم تعريفه فقط في واجهة، أو تم تعريفه على أنه نوع ديناميكي.

على سبيل المثال، يمكن لمركبة من الصنف Vehicle التي لديها عضو محدد بنوع ديناميكي، أن تحتوي على اصناف فرعية من النوع ElectricPlane و OldCar تم تصميم كل منها بنوع مختلف من المحركات. يمكن تحقيق ذلك عن طريق بناء الاصناف الفرعية بطريقة مصنع المركبات، مع توفير نوع المحرك. في مثل هذه الحالات قد يكون المنشئ مخفيًا.

• يسمح لكود أكثر قابلية للقراءة في الحالات التي توجد فيها منشآت متعددة، كل منها لسبب مختلف.

على سبيل المثال إذا كان هناك نوعان من المنشئات Vehicle(make:string, motor:number) و Vehicle(make:string, owner:string, license:number, purchased:date) فإن المنشئ ذو المقروئية الأفضل للاصناف يكون باستخدام Vehicle.CreateOwnership(make:string, owner:string, license:number purchased: date) مقابل Vehicle.Create(make:string, motor:number)

يسمح للصنف بتأجيل التمثيل (إنشاء كائن) إلى الاصناف الفرعية، ومنع التمثيل المباشر لكائن من نوع الصنف الأصل (الأب).

على سبيل المثال، يمكن منع المركبة Vehicle من أن يتم تمثيلها مباشرة لأنها لا تحتوي على مُنشئ، ويمكن إنشاء الاصناف الفرعية فقط مثل ElectricPlane أو OldCar عن طريق استدعاء طريقة مصنع السيارة (الثابتة)Vehicle في مُنشئ الأصناف الفرعية أو المُهيئ.

إنشاء كائن مباشرة داخل الصنف الذي يتطلب أو يستخدم الكائن غير المرن لأنه يلزم الصنف بكائن معين ويجعل من المستحيل تغيير التمثيل بشكل مستقل عن الصنف. يتطلب الممثل في تغييرًا في كود الصنف الذي نفضل عدم لمسه. ويشار إلى هذا باسم اقتران الكود ويساعد نمط طريقة المصنع في فصل الكود.

يتم استخدام نمط تصميم طريقة المصنع من خلال تحديد عملية منفصلة أولاً، طريقة المصنع، لإنشاء كائن، ثم استخدام طريقة المصنع هذه عن طريق استدعاءها لإنشاء الكائن. يتيح ذلك كتابة الاصناف الفرعية التي تحدد كيفية إنشاء كائن أصل ونوع الكائنات التي يحتوي عليها الأصل. انظر الرسم التخطيطي لصنف يو-أم-إل أدناه.

«عرّف واجهة لإنشاء كائن، لكن دع الصنف الفرعي يقرر أي صنف يريد إنشاء مثيل له. تتيح طريقة المصنع للصنف تأجيل التمثيل الذي تستخدمه في الصنف الفرعي». (عصابة الأربعة)

غالبًا ما يتطلب إنشاء كائن عمليات معقدة غير مناسبة لتضمينها في كائن إنشاء. قد يؤدي إنشاء الكائن إلى ازدواجية كبيرة في التعليمات البرمجية، وقد يتطلب معلومات لا يمكن الوصول إليها للكائن المؤلف، وقد لا يوفر مستوى كافًا من التجريد، أو قد لا يكون جزءًا من شؤون الكائن المؤلف. يعالج نمط تصميم طريقة المصنع هذه المشاكل من خلال تحديد طريقة منفصلة لإنشاء الكائنات، والتي يمكن للاصناف الفرعية تجاوزها لتحديد النوع البرمجي للمنتج المشتق الذي سيتم إنشاؤه.

يعتمد نمط طريقة المصنع على الوراثة، حيث يتم تفويض إنشاء الكائن إلى الاصناف الفرعية التي تطبق طريقة المصنع لإنشاء الكائنات.[3]

يمكن لعب لعبة متاهة في وضعين، أحدهما يحتوي على غرف عادية متصلة فقط بالغرف المجاورة، والآخر بغرف سحرية تسمح بنقل اللاعبين بشكل عشوائي.

هيكل

Room هو الصنف الأساسي للمنتج النهائي (MagicRoom أو OrdinaryRoom). تعلن شركة MazeGame عن طريقة المصنع المجردة declares the abstract factory methodلإنتاج مثل هذا المنتج الأساسي.

MagicRoom و OrdinaryRoom هماsubclasses اصناف فرعية MagicRoom للمنتج الأساسي الذي ينفذimplementing المنتج النهائي. وهكذا تقوم factory methodsطرق المصنع decouple callers فصل المتصلين (MazeGame) من تنفيذimplementation أصناف محددة concrete classes. وهذا يجعل عامل التشغيل «الجديد»"new" Operator زائداً عن الحاجة redundant ، ويسمح بالالتزام بمبدأ فتح / إغلاق Open/closed principleويجعل المنتج النهائي أكثر مرونة في حالة التغيير.

//Empty vocabulary of actual object
public interface IPerson
{
  string GetName();
}

public class Villager : IPerson
{
  public string GetName()
  {
    return "Village Person";
  }
}

public class CityPerson : IPerson
{
  public string GetName()
  {
    return "City Person";
  }
}

public enum PersonType
{
  Rural,
  Urban
}

/// <summary>
/// Implementation of Factory - Used to create objects
/// </summary>
public class Factory
{
  public IPerson GetPerson(PersonType type)
  {
    switch (type)
    {
      case PersonType.Rural:
        return new Villager();
      case PersonType.Urban:
        return new CityPerson();
      default:
        throw new NotSupportedException();
    }
  }
}

public interface IProduct
{
  string GetName();
  string SetPrice(double price);
}

public class Phone : IProduct
{
  private double _price;

  public string GetName()
  {
    return "Apple TouchPad";
  }

  public string SetPrice(double price)
  {
    this._price = price;
    return "success";
  }
}

/* Almost same as Factory, just an additional exposure to do something with the created method */
public abstract class ProductAbstractFactory
{
  protected abstract IProduct MakeProduct();

  public IProduct GetObject() // Implementation of Factory Method.
  {
    return this.MakeProduct();
  }
}

public class PhoneConcreteFactory : ProductAbstractFactory
{
  protected override IProduct MakeProduct()
  {
    IProduct product = new Phone();
    //Do something with the object after you get the object. 
    product.SetPrice(20.30);
    return product;
  }
}

public abstract class Room {
  abstract void connect(Room room);
}

public class MagicRoom extends Room {
  public void connect(Room room) {}
}

public class OrdinaryRoom extends Room {
  public void connect(Room room) {}
}

public abstract class MazeGame {
   private final List<Room> rooms = new ArrayList<>();

   public MazeGame() {
     Room room1 = makeRoom();
     Room room2 = makeRoom();
     room1.connect(room2);
     rooms.add(room1);
     rooms.add(room2);
   }

   abstract protected Room makeRoom();
}

public class MagicMazeGame extends MazeGame {
  @Override
  protected Room makeRoom() {
    return new MagicRoom(); 
  }
}

public class OrdinaryMazeGame extends MazeGame {
  @Override
  protected Room makeRoom() {
    return new OrdinaryRoom(); 
  }
}

MazeGame ordinaryGame = new OrdinaryMazeGame();
MazeGame magicGame = new MagicMazeGame();

/* Factory and car interfaces */

interface CarFactory
{
  public function makeCar() : Car;
}

interface Car
{
  public function getType() : string;
}

/* Concrete implementations of the factory and car */

class SedanFactory implements CarFactory
{
  public function makeCar() : Car
  {
    return new Sedan();
  }
}

class Sedan implements Car
{
  public function getType() : string
  {
    return 'Sedan';
  }
}

/* Client */

$factory = new SedanFactory();
$car = $factory->makeCar();
print $car->getType();

from abc import ABC, abstractmethod
class MazeGame(ABC):

  def __init__(self) -> None:
    self.rooms = []
    self._prepare_rooms()

  def _prepare_rooms(self) -> None:
    room1 = self.make_room()
    room2 = self.make_room()

    room1.connect(room2)
    self.rooms.append(room1)
    self.rooms.append(room2)

  def play(self) -> None:
    print('Playing using "{}"'.format(self.rooms[0]))

  @abstractmethod
  def make_room(self):
    raise NotImplementedError("You should implement this!")
class MagicMazeGame(MazeGame):

  def make_room(self):
    return MagicRoom()
class OrdinaryMazeGame(MazeGame):

  def make_room(self):
    return OrdinaryRoom()
class Room(ABC):
  def __init__(self) -> None:
    self.connected_rooms = []

  def connect(self, room) -> None:
    self.connected_rooms.append(room)
class MagicRoom(Room):
  def __str__(self):
    return "Magic room"
class OrdinaryRoom(Room):
  def __str__(self):
    return "Ordinary room"
ordinaryGame = OrdinaryMazeGame()
ordinaryGame.play()

magicGame = MagicMazeGame()
magicGame.play()

• في ADO. NET ، IDbCommand. CreateParameter هو مثال على استخدام طريقة المصنعfactory method لربط التسلسلات الهرمية للصنف المتوازية connect parallel class hierarchies.
• في Qt ، QMainWindow :: createPopupMenu هي طريقة مصنع factory method تم التصريحdeclared عنها في إطار عملframework يمكن تجاوزه في رمز التطبيق overridden in application code.
• في جافا، يتم استخدام العديد من المصانعseveral factories في حزمة package javax.xml.parsers . مثل javax.xml.parsers. DocumentBuilderFactory أو javax.xml.parsers. SAXParserFactory.
• في HTML5 DOM API ، تحتوي واجهة المستند Document interface على factory method طريقة مصنع createElement لإنشاء عناصر محددة لواجهة interface HTMLElement.

• أنماط التصميم ، الكتاب ذو التأثير الكبير
• نمط التصميم، نظرة عامة على أنماط التصميم بشكل عام
• نمط المصنع التجريدي، وهو نمط يتم تنفيذه غالبًا باستخدام أساليب المصنع
• نمط البناء، نمط إبداعي آخر
• نمط طريقة القالب، والذي قد يستدعي طرق المصنع
• إن فكرة جوشوا بلوخ عن طريقة مصنع ثابتة ، والتي يقول عنها ليس لها مكافئ مباشر في أنماط التصميم .

• Martin Fowler؛ Kent Beck؛ John Brant؛ William Opdyke؛ Don Roberts (يونيو 1999)، Refactoring: Improving the Design of Existing Code، Addison-Wesley، ISBN 0-201-48567-2.
• Gamma, Erich؛ Helm, Richard؛ Johnson, Ralph؛ Vlissides, John (1994)، Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software، Addison-Wesley، ISBN 0-201-63361-2.
• Cox, Brad J. (1986)، Object-oriented programming: an evolutionary approach، Addison-Wesley، ISBN 978-0-201-10393-9.
• Cohen, Tal؛ Gil, Joseph (2007)، "Better Construction with Factories" (PDF)، برتراند ماير، 6 (6): 103، doi:10.5381/jot.2007.6.6.a3، مؤرشف من الأصل (PDF) في 13 أكتوبر 2016، اطلع عليه بتاريخ 12 مارس 2007.

• تنفيذ نمط تصميم المصنع في جافا

• طريقة المصنع في UML و LePUS3 (لغة وصنف التصميم)
• فكر في طرق المصنع الثابتة التي كتبها جوشوا بلوخ

• بوابة علم الحاسوب