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上位机开发过程中的设计模式体会(1):工厂方法模式、单例模式和生成器模式

简介

在我的 QT/C++ 开发工作中,合理运用设计模式极大地提高了代码的可维护性和可扩展性。本文将分享我在实际项目中应用的三种创造型模式:工厂方法模式、单例模式和生成器模式。

1. 工厂模式 (Factory Pattern)

应用场景

在我的 QT 项目中曾经有一个需求,需要我针对不同的手机类型输出不同的对象,针对不同的测试机台生成不同的治具,在对应的testItem中,针对不同的手机类型和测试治具,做出不同的动作。
以下是我认为其中可贵的特点:

1.将生成的类型的参数作为配置输入,无论是json或者是xml或者是.ini,在不同的产线维持不同的配置即可
2.在start the test flow时,实时load配置,动态生成测试对象和测试治具的对象

特点

  • 优点

符合开闭原则(新增新手机和新治具只需添加新工厂即可)
单一职责原则。 可以将产品创建代码放在程序的单一位置, 从而使得代码更容易维护。
可以避免创建者和具体产品之间的紧密耦合。
新对象生成只依赖配置文件,避免代码的修改

  • 缺点

应用工厂方法模式需要引入许多新的子类, 代码因此变得更复杂

2. 单例模式 (Singleton Pattern)

应用场景

项目中需要使用串口来向光源控制板发送指令来控制灯光,对于一个串口设备来说,我既没有被其他对象重新创建同时使用的场景,也不能破坏串口的独占性,因此使用了单例模式来创建light source类,避免代码冗余和被误new的风险;同时,我的所有的对象共享同一个日志类,因为我暂时没有同时创建多个日志文件来记录程序日志的需求

特点

  • 优点:确保全局唯一实例,提供统一的访问点
  • 缺点:可能导致代码耦合度高,难以测试
  • 我的实际应用:我使用单例模式管理日志系统和独享的设备,确保这些关键资源在应用中只有一份实例

3. 生成器模式 (Builder Pattern)

应用场景

项目中需要使用不同的SCPI设备,根据不同的配置生成对应的对象;因此我在DeviceManager中新建了一个fixtureBuilder类,读取我的excel配置文件,使用生成器模式生成对应的治具设备;成为devicemanager类的成员变量;

特点

  • 优点

可以分步创建对象, 暂缓创建步骤或递归运行创建步骤。
生成不同形式的产品时, 你可以复用相同的制造代码。
单一职责原则。 你可以将复杂构造代码从产品的业务逻辑中分离出来。

  • 缺点

增加了代码复杂度,对于简单对象可能过度设计

总结

在QT/C++开发实践中,这三种创建型模式各有其适用场景:

  1. 工厂模式:当需要创建一系列相关或相似对象时使用
  2. 单例模式:当需要确保全局唯一实例时使用
  3. 生成器模式:当需要构造复杂对象且构造过程需要灵活性时使用

通过合理应用这些模式,代码变得更加模块化、可维护性更高。在后续文章中,我将继续分享结构型模式和行为型模式在QT项目中的应用。

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