LabVIEW 工厂模式 简单工厂

前言

上一个文章介绍了如何学习LabVIEW OOP,简要的提及了一些OOP学习中注意的事项,许多文章的读者反映写的太范,后文会逐步缩小范围,讨论在LabVIEW中各个模式的应用。
 

工厂模式概述

工厂模式属于创建型模式,它是面向对象实例化时候的一种最佳方式。在这种模式中,我们创建对象不会对客户端暴露创建逻辑,通过一个共同的接口来指向新创建的对象。
 
意图:定义一个创建对象的接口,让其子类自己决定实例化哪一个工厂类,工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
何时使用:我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决:让其子类实现工厂接口,返回的也是一个抽象的产品。

工厂模式分类

工厂模式种类分为三类:
1. 简单工厂模式
2. 工厂方法模式
3. 抽象工厂模式
 
上述模式从上到下逐步抽象,GOF在《设计模式》中将简单工厂归为工厂方法的简化版本,而实际使用中,尤其是LabVIEW程序开发,简单工厂模式更加容易理解和应用,所以本文以简单工厂模式介绍,后续文章在逐渐分析其他模式。

简单工厂模式

简单工厂主要由3部分组成:

1.工厂类角色:这是本模式的核心,是一组控制逻辑(LabVIEW中此处可以不以类的形式出现)
2.抽象产品角色:它一般用来定义产品的特性
3.具体产品角色:用来具体做某些事情
 

下图为简单工厂的UML

 
 
 其中:
   Abstract Product  为抽象的产品,用来定义产品的特性
   Product1-3            分别继承Abstract Product的特性和方法,将具体的执行下放到子类中
   Creator                  起到了工厂类的作用,用于指定生成产品的方法和逻辑
 

LabVIEW中的简单工厂

为什么用简单工厂模式
简单工厂应用于小黑的LabVIEW程序编写起源于一个客户需求。在项目进行中,客户要求使用一套统一的API去控制不同种类的的电源设备,而这些电源种类各异,指令各不相同。如果是传统的LabVIEW编程,你会如何做呢?
 
在面向过程的程序编写中,我们往往会设计顶层的子VI,然后使用Case结构,将类似的VISA控制指令写入多个VI
  
这种写法在无设备拓展性要求时,可以很快Cover用户需求,但客户一旦增加一种设备的驱动,则需要增加自定义枚举,并且在每一个方法中修改Case结构。这种写法可以完成目的,但是将多个驱动耦合到一起,无论是增加,删除,还是单独调试都非常不便。
 
此时,使用简单工厂模式即可快速解决传统写法的不足,既可以实现快速的拓展,也可以实现不同驱动的解耦。在面向对象程序设计时,第一步进行UML图绘制
 
抽象类 Abstract Power用于定义客户需要的通用接口,在与客户讨论的时候,你可以重点关系客户需要如何使用这些API,需要哪些控制参数,而完全不必了解具体哪个电源如何实现。
 
当设计某一个电源的控制方法时,可以继承父类,并且直接重写各个需要的方法,而不必关心要给客户留哪些接口。
 
在调用这些API的时候,统一使用抽象的接口,通过枚举或者其他方法控制初始化执行哪个子类。通过这种程序设计,将产品的实际执行下放到类子类中。
如果需要拓展驱动(如这里创建了一个TestPower),可以直接继承并且重写方法,由父类直接获得所有接口和设计
 
 
驱动完成拓展后,主程序基本不进行改动
 
在初始化驱动的时候,增加选择器,根据配置初始化不同的驱动即可
 

 

LabVIEW报表工具包

LabVIEW其实已经给出了简单工厂模式的一个最佳范例,它就是LabVIEW的报表生成工具包
报表工具包的顶层给出了一些通用的报表功能,如初始化,打印报表,保存报表,通过工厂模式,设计抽象的产品NI Report来定义报表创建过程中常用到的功能
 
在LabVIEW中可以通过LabVIEW Class Hierarchy打开类图,观察类的继承关系,如下图所示
在初始化的工厂中(这里是最上层的API),通过枚举来控制初始化不同的驱动
 
如果后续拓展报表工具包的代码,同样只需要继承父类的方法,然后修改初始化的Case即可
 后记
 
上文的分析可以看出,简单工厂模式的引入为代码的可拓展性提供的更好的解决方法,这种模式是面向对象程序设计中最基本的设计模式,也是LabVIEW设计中最应当掌握的初级模式。

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