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C++利用反射和简单工厂模式实现业务模块解耦

栏目：框架设计时间：2015-04-03 08:17:30

1. 业务说明

为了便于说明，举1个简单的例子。假定现在有1个项目需要建立1个和银行交互的平台，目前只接入工商银行，后续接入其他银行，每一个银行的业务都有差异，报文格式可能也不1致。

这里只罗列几个扼要的流程，仅包括拼报文，发送报文，接收报文，解析报文，其余整体架构和后续处理等内容省略。

2. 初步设计

创建1个银行交互类 BankOpt，包括4个函数：

int setMsg();       //拼报文
int sendMsg();      //发送报文
int getMsg();       //接收报文
int parseMsg();     //解析报文

然后在每一个函数中通过if-else来判断具体是哪个银行，以后进行相应的处理。

这类设计在刚开发的时候非常方便，代码量少，但是如果后续需要接入另外1个银行时就需要改动BankOpt类，不符合设计模式中的开放-封闭原则。而且单个函数中将来可能会有大量的if-else，使代码可读性降落。

3. 简单工厂模式

通过简单工厂模式，我们可以创建1个专门的工厂类用于实例化1个适合的银行交互类，只需要这个银行交互类具有共同的接口便可。

首先，为了实现更好的复用，把各个银行交互类中相同的部份抽象出来，构成1个银行交互基类，代码以下：

class BaseBank
{
public:
    virtual int setMsg() = 0;
    virtual int sendMsg() = 0;
    virtual int getMsg() = 0;
    virtual int parseMsg() = 0;
};

这里仅仅声明了4个纯虚函数，具体的业务逻辑在子类中实现。

创建两个银行交互子类GSBank（工商银行）和RMBank（人民银行），继承BaseBank，实现4个虚函数。

创建1个工厂类

class BankFactory
{
public:
    BaseBank* createBank(const string& bank_name) {
    if (bank_name == “GSBank”) 
        return new GSBank();
    else if (bank_name == “RMBank”)
        return new RMBank();
    }
};

工厂类中有1个createBank函数，用于根据银行编码创建相应的实例并返回其基类指针，这样我们只需要通过基类指针调用相干函数便可。

在主流程中调用

BankFactory bf;
BaseBank* t = (BaseBank*)bf.createBank(bank_name);
if (t == NULL) {
    cout << "银行编码毛病！" << endl;
    return 2;
}
t->setMsg();
t->sendMsg();
t->getMsg();
t->parseMsg();

优缺点
利用简单工厂模式，当我们后续接入另外的银行时，只需要添加具体的银行交互类，实现业务函数，然后在工厂类的createBank函数中添加1个else if子句。相对原来的设计已改进很多了，但是依然需要修改原来的工厂类的代码，没有完全实现解耦。

4. 反射

反射在java的1些框架中使用的比较多，而且用起来非常方便。C++本身其实不支持，但是我们可以摹拟1些简单的特性。

我们需要1种能够根据字符串动态获得对应的银行交互类的实例的方法。这样在工厂类的createBank方法中就能够根据字符串直接获得对应银行交互类的实例，而不需要再每次通过新增else if 子句来新增1个银行接口。

也就是说，利用反射和简单工厂模式，下次当我们需要新增1个银行接口的时候只需要新增1个银行交互类便可，不需要修改原来的任何代码，实现了业务上的解耦。

如何在C++中实现反射
1. 需要1个全局的map用于存储类的信息和创建实例的函数
2. 需要反射的类需要提供1个用于创建本身实例的函数
3. 利用类的静态变量在程序启动的时候会进行初始化来在全局map中将类名及创建实例的函数存入map中

相干代码以下：

typedef void* (*register_func)();

class Class
{
public:
static void* newInstance(const string& class_name) {
map<string, register_func>::iterator it = m_register.find(class_name);
    if (it == m_register.end())
        return NULL;
    else
        return it->second();
}
static void registerClass(const string& class_name, register_func func) {
    m_register[class_name] = func;
}

private:
    /* key is class name and value is function to create instance of class */
    static map<string, register_func> m_register;
};


class Register
{
public:
    Register(const string& class_name, register_func func) {
        Class::registerClass(class_name, func);
    }
};

#define REGISTER_CLASS(class_name) 
    class class_name##Register { 
    public: 
        static void* newInstance() { 
            return new class_name; 
        } 
    private: 
        static const Register reg; 
    };
const Register class_name##Register::reg(#class_name,class_name##Register::newInstance);

还需要修改工厂类的createBank函数，利用Class的newInstance函数来创建实例：

BaseBank* createBank(const string& bank_name) {
        return (BaseBank*)Class::newInstance(bank_name);
}

Class类中的m_register变量是static类型的map，相当于全局变量。

newInstance函数，传入类名，查找map，调用回调函数，返回1个对应类的实例。
registerClass函数传入类名和用于创建实例的回调函数并将信息存入全局的map中。

Register类只有1个构造函数，会调用Class的registerClass函数完成注册。

利用宏定义，在每个需要反射的类后面额外增加1个类，其中有1个Register类型的static const变量，这样在程序启动的时候就会完成初始化调用Register类的构造函数，完成注册。

以后只需要在需要反射的类，例如在工商银行交互类 GSBank 后面加上1条宏定义：
REGISTER_CLASS(GSBank) 就能够通过工厂类传入”GSBank”字符串取得工商银行交互类的实例。

5. 测试

工商银行

人民银行

通过传入不同的银行编码，会实例化不同的银行交互类，并且履行其对应的函数。

如果需要增加新的银行接口，例如农业银行，只需要新增1个NYBank类，实现具体的业务逻辑，不需要改动原来的任何代码，传入NYBank字符串，就会履行农业银行相干的处理流程。

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