前言

最近讀書會在讀深入淺出設計模式，趁這個機會複習一下設計模式，試著舉出簡單的例子並且用非模式與模式的方式來實作，比較它們的差異與優缺點。

範例問題

我們有一個機器人競技場(RobotAerna)會進行機器人比賽，在比賽的一開始會先進行建立機器人的動作。一個機器人(Robot)由身體(RobotBody)、頭(RobotHead)與腳(RobotFoot)組成，另外有一個 name 的 method 會顯示目前的組合與另一個 add_battery 的 method 做安裝電池的動作，如下所示：

class Robot
  attr_accessor :head, :body, :foot
  def name
   "I'm a #{head.name}, #{body.name}, #{foot.name} robot."
  end

  def add_battery
    @battery = 'Standard AAA Battery'
  end
end

而機器人的身體、頭與腳又有各種不同的種類：

class RobotHead
  def name
    fail 'You should implement "name" in your RobotHead-based class.'
  end
end

class IronHead < RobotHead
  def name
    'Iron-Head'
  end
end

class WoodHead < RobotHead
  def name
    'Wood-Head'
  end
end

class NoHead < RobotHead
  def name
    ''
  end
end

class RobotBody
  def name
    fail 'You should implement "name" in your RobotBody-based class.'
  end
end

class IronBody < RobotBody
  def name
    'Iron-Body'
  end
end

class WoodBody < RobotBody
  def name
    'Wood-Body'
  end
end

class RobotFoot
  def name
    fail 'You should implement "name" in your RobotFoot-based class.'
  end
end

class TwoLeggedFoot < RobotFoot
  def name
    'Two-Legged'
  end
end

class WheelFoot < RobotFoot
  def name
    'Wheel'
  end
end

class RocketFoot < RobotFoot
  def name
    'Rocket'
  end
end

現在的問題是要實作機器人競技場建立機器人的部分，需要建立的機器人如下：

• 鋼鐵機器人，由 IronBody, IronHead 與 TwoLeggedFoot 組成。
• 火箭機器人，由 WoodBody, WoodHead 與 RocketFoot 組成。

組裝的方式就是先建立一個 robot 的 instance，接著建立對應的 body, head, foot 的 instance 並設定到 robot 的 body, head 與 foot。組裝好機器人之後，還要記得安裝電池(add_battery)才會動。

沒有使用模式的實作

class RobotArena
  def initialize
    @robots = []
    @robots << create_iron_robot
    @robots << create_rocket_robot
  end

  def create_iron_robot
    robot = Robot.new
    robot.body = IronBody.new
    robot.head = IronHead.new
    robot.foot = TwoLeggedFoot.new
    robot.add_battery
    robot
  end

  def create_rocket_robot
    robot = Robot.new
    robot.body = WoodBody.new
    robot.head = WoodHead.new
    robot.foot = RocketFoot.new
    robot.add_battery
    robot
  end

  def roll_call
    @robots.each do |robot|
      p robot.name
    end
  end
end

arena = RobotArena.new
arena.roll_call

上面實作的缺點

• RobotAerna 不但與 Robot 相依，還與所有的零件都相依。
• RobotAerna 的 create_iron_robot 與 create_rocket_robot 都有建立一個 robot 的過程，一旦建立 robot 的流程有變動，就必須修改 create_iron_robot 與 create_rocket_robot 這兩個 method。

使用模式的實作

class RobotFactory
  def create
    robot = Robot.new
    add_body(robot)
    add_head(robot)
    add_foot(robot)
    robot.add_battery
    robot
  end

  def add_body(robot)
    fail 'You should implement "add_body" in your RobotFactory-based class.'
  end

  def add_head(robot)
    fail 'You should implement "add_head" in your RobotFactory-based class.'
  end

  def add_foot(robot)
    fail 'You should implement "add_foot" in your RobotFactory-based class.'
  end
end

class IronRobotFactory < RobotFactory
  def add_body(robot)
    robot.body = IronBody.new
  end

  def add_head(robot)
    robot.head = IronHead.new
  end

  def add_foot(robot)
    robot.foot = TwoLeggedFoot.new
  end
end

class RocketRobotFactory < RobotFactory
  def add_body(robot)
    robot.body = WoodBody.new
  end

  def add_head(robot)
    robot.head = WoodHead.new
  end

  def add_foot(robot)
    robot.foot = RocketFoot.new
  end
end

class RobotArena
  def initialize
    @robots = []
    @robots << create_iron_robot
    @robots << create_rocket_robot
  end

  def create_iron_robot
    factory = IronRobotFactory.new
    factory.create
  end

  def create_rocket_robot
    factory = RocketRobotFactory.new
    factory.create
  end

  def roll_call
    @robots.each do |robot|
      p robot.name
    end
  end
end

arena = RobotArena.new
arena.roll_call

上面實作的優點

• 建立一個 robot 的流程封裝在 RobotFactory#create 之中，而針對不同機器人有不同的組裝方式(add_body, add_head, add_foot)則利用子類別多型的方式讓 IronRobotFactory 與 RocketRobotFactory 各別去實作。當要更改組裝流程時，只需要修改 RobotFactory#create 即可，而要新增另一種新的機器人則只要加一個對應的 RobotFactory-based class 就可以了。
• RobotArena 與建立 robot 的流程完全切割， RobotAerna 只需要呼叫對應 factory 的 create，不用了解 robot 建立流程的細節。

樣式名稱

Abstract Factory - 抽象工廠模式

目的

對於一個需要比較複雜建立流程的 class(Robot)，使用一個抽象工廠(RobotFactory)定義整體建立物件的流程(RobotFactory#create)，而不同種類物件(robot)所需的不同建立流程(add_body, add_head, add_foot)則由工廠的子類別(IronRobotFactory, RocketRobotFactory)各自定義客製化。client(RobotArena)端只需要使用對應的工廠(IronRobotFactory, RocketRobotFactory)建立出需要的物件(robot)而不用去了解物件本身建立的細節。

使用時機

當建立一個物件(robot)需要複雜的流程，尤其是物件中包含了其它的零件(RobotHead, RobotBody, RobotFoot)的組合，而且會根據不同種類的物件會有不同的建立方式(add_body, add_head, add_foot)。