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。