一、簡單工廠模式
簡單工廠模式（Simple Factory Pattern）又稱為靜態工廠方法(Static Factory Method)模式，它屬于類創建型模式。
通過一個工廠類封裝對象的創建邏輯，根據輸入參數動態實例化具體產品類，實現創建與使用的解耦。
在嵌入式系統中，該模式尤其適用于：
- 多硬件驅動兼容
- 資源受限場景
- 跨平臺適配
簡單工廠模式核心結構包含如下部分：
- 工廠類：負責實現創建所有實例的內部邏輯。
- 抽象產品接口：所創建的所有對象的父類，負責描述所有實例所共有的公共接口。
- 具體產品類：所有創建的對象都充當這個角色的某個具體類的實例。
二、嵌入式應用案例
1、LCD工廠框圖
- 工廠類：根據傳入的型號參數創建對應的LCD驅動實例。
- 抽象產品接口：LCD驅動接口（包含初始化、寫命令、寫數據等方法）。
- 具體產品類：不同型號的LCD驅動（例如ST7789Driver, ILI9341Driver）。
2、代碼實現
UML類圖：
嵌入式設備需支持多種LCD屏幕（如ST7789、ILI9341），其初始化、寫命令等底層驅動差異大，但上層應用需統一調用接口。
代碼實現：
C語言：
typedef enum{
LCD_ST7789,
LCD_ILI9341
} LCD_Type;
// 抽象產品：LCD操作接口
typedefstruct {
void (*Init)(void);
void (*WriteCommand)(uint8_t cmd);
void (*DisplayText)(constchar *text);
void (*Clear)(void);
} LCD_Driver;
// 具體產品：ST7789驅動
void ST7789_Init(void){}
void ST7789_WriteCommand(uint8_t cmd){}
void ST7789_DisplayText(const char *text){}
void ST7789_Clear(void){}
LCD_Driver ST7789_Driver = {
ST7789_Init,
ST7789_WriteCommand,
ST7789_DisplayText,
ST7789_Clear,
};
// 具體產品：ILI9341驅動
void ILI9341_Init(void){}
void ILI9341_WriteCommand(uint8_t cmd){}
void ILI9341_DisplayText(const char *text){}
void ILI9341_Clear(void){}
LCD_Driver ILI9341_Driver = {
ILI9341_Init,
ILI9341_WriteCommand,
ILI9341_DisplayText,
ILI9341_Clear,
};
// 工廠類：根據屏幕類型返回驅動實例（此處屏蔽不用）
//typedef struct {
// void (*Create)(LCD_Type type);
//} LCD_Factory;
LCD_Driver* LCD_Factory_Create(LCD_Type type) {
switch (type) {
case LCD_ST7789: return &ST7789_Driver;
case LCD_ILI9341: return &ILI9341_Driver;
default: returnNULL;
}
}C++
// 抽象產品類：LCD操作接口
class LCD_Driver {
public:
virtual void Init() = 0;
virtual void WriteCommand(uint8_t cmd) = 0;
virtual void DisplayText(const char *text) = 0;
virtual void Clear() = 0;
virtual ~LCD_Driver() {}
};
// 具體產品類：ST7789驅動
class ST7789_Driver :public LCD_Driver {
public:
void Init() override;
void WriteCommand(uint8_t cmd) override;
void DisplayText(const char *text) override;
void Clear() override;
};
void ST7789_Driver::Init() {}
void ST7789_Driver::WriteCommand(uint8_t cmd) {}
void ST7789_Driver::DisplayText(const char *text) {}
void ST7789_Driver::Clear() {}
// 具體產品類：ILI9341驅動
class ILI9341_Driver :public LCD_Driver {
public:
void Init() override;
void WriteCommand(uint8_t cmd) override;
void DisplayText(const char *text) override;
void Clear() override;
};
void ILI9341_Driver::Init() {}
void ILI9341_Driver::WriteCommand(uint8_t cmd) {}
void ILI9341_Driver::DisplayText(const char *text) {}
void ILI9341_Driver::Clear() {}
// 工廠類
class LCD_Factory {
public:
enum LCD_Type { LCD_ST7789, LCD_ILI9341 };
// 創建LCD驅動實例
static LCD_Driver* Create(LCD_Type type) {
switch (type) {
case LCD_ST7789:
returnnew ST7789_Driver();
case LCD_ILI9341:
returnnew ILI9341_Driver();
default:
returnnullptr;
}
}
};調用示例：
LCD_Driver *lcd = LCD_Factory_Create(LCD_ST7789);
lcd->Init();3、優缺點
優點：
（1）更換LCD只需改一行代碼：
// 從ST7789切換到ILI9341
LCD_Driver *lcd = LCD_Factory_Create(LCD_ILI9341);（2）統一操作接口：
// 無論什么型號的LCD，調用方式相同
lcd->DisplayText("Temp: 25.5C");
lcd->Clear();（3）方便擴展新LCD型號：
// 具體產品：xxx驅動
void xxx_Init(void){}
void xxx_WriteCommand(uint8_t cmd){}
void xxx_DisplayText(const char *text){}
void xxx_Clear(void){}
LCD_Driver xxx_Driver = {
xxx_Init,
xxx_WriteCommand,
xxx_DisplayText,
xxx_Clear,
};缺點：
（1）違反開閉原則：新增驅動需修改工廠
LCD_Driver* LCD_Factory_Create(uint8_t type) {
switch (type) {
case LCD_ST7789: return &ST7789_Driver;
case LCD_ILI9341: return &ILI9341_Driver;
// 新增驅動必須修改此處 ↓
case LCD_XXX: return &XXX_Driver;
default: return NULL;
}
}每次新增LCD型號都需要修改工廠函數，違反"對擴展開放，對修改關閉"原則。在固件升級時可能引入風險。
（2）工廠職責過重：集中所有創建邏輯
LCD_Driver* LCD_Factory_Create(uint8_t type) {
switch (type) {
case LCD_ST7789: return &ST7789_Driver;
case LCD_ILI9341: return &ILI9341_Driver;
// 可能還有數十種驅動
default: return NULL;
}
}當支持10+種LCD時，函數變得臃腫；編譯后代碼體積增大。
三、嵌入式場景適用性總結
簡單工廠模式的要點在于：當我們需要什么，只需要向工廠傳入一個正確的參數，就可以獲取我們所需要的產品實例，而無須知道其創建細節。
