一、总述（Introduction）

工厂模式（Factory Pattern）是软件工程中一种经典的创建型设计模式（Creational Design Pattern），它的核心思想是：将对象的创建过程封装起来，调用方无需关心具体实现细节，只需通过统一的接口获取所需对象。

在鸿蒙软总线（SoftBus）的连接模块中，工厂模式被广泛应用。软总线需要支持多种连接方式（蓝牙BR、低功耗蓝牙BLE、TCP、P2P等），通过工厂模式，系统能够以统一的方式管理这些差异巨大的连接技术，实现"一个接口，多种实现"的优雅设计。

二、工厂模式核心概念（Core Concepts of Factory Pattern）

2.1 什么是工厂模式？

工厂模式就像现实生活中的"工厂"：

  • 客户（Client）：只需要告诉工厂"我要什么产品"
  • 工厂（Factory）：负责生产具体产品，客户不需要知道生产过程
  • 产品（Product）：工厂产出的具体对象

2.2 工厂模式的三种常见形式

类型 说明 适用场景
简单工厂（Simple Factory） 一个工厂根据参数决定创建哪种产品 产品类型较少
工厂方法（Factory Method） 每种产品对应一个具体工厂 产品类型较多，需要扩展
抽象工厂（Abstract Factory） 工厂本身也是抽象的，可以创建产品族 需要创建一系列相关产品

三、软总线连接模块的工厂模式设计（Factory Pattern in SoftBus Connection Module）

3.1 整体架构概览（Architecture Overview）

软总线连接模块采用了**"接口定义 + 工厂注册 + 统一调度"**的工厂模式架构：

3.2 核心代码解析（Core Code Analysis）

3.2.1 统一接口定义（Unified Interface Definition）

在 softbus_conn_manager.h 中，ConnectFuncInterface 结构体定义了所有连接类型必须实现的标准接口：

typedef struct {
    // 连接设备（Connect Device）
    int32_t (*ConnectDevice)(const ConnectOption *option, uint32_t requestId, const ConnectResult *result);
    
    // 发送数据（Send Data）
    int32_t (*PostBytes)(uint32_t connectionId, uint8_t *data, uint32_t len, ...);
    
    // 断开设备（Disconnect Device）
    int32_t (*DisconnectDevice)(uint32_t connectionId);
    
    // 获取连接信息（Get Connection Info）
    int32_t (*GetConnectionInfo)(uint32_t connectionId, ConnectionInfo *info);
    
    // 启动监听（Start Listening）
    int32_t (*StartLocalListening)(const LocalListenerInfo *info);
    
    // 停止监听（Stop Listening）
    int32_t (*StopLocalListening)(const LocalListenerInfo *info);
    
    // ... 其他接口
} ConnectFuncInterface;

设计要点：这是一个函数指针集合（Collection of Function Pointers），类似于面向对象中的"抽象接口"。每种连接类型（BR/BLE/TCP）都需要实现这些接口。

3.2.2 工厂注册表（Factory Registry）

在 softbus_conn_manager.c 中，通过数组维护所有连接类型的工厂实例：

ConnectFuncInterface *g_connManager[CONNECT_TYPE_MAX] = { 0 };

其中 ConnectType 枚举定义了所有支持的连接类型：

typedef enum {
    CONNECT_TCP = 1,      // TCP连接
    CONNECT_BR,           // 经典蓝牙
    CONNECT_BLE,          // 低功耗蓝牙
    CONNECT_P2P,          // WiFi P2P
    CONNECT_P2P_REUSE,    // P2P复用
    CONNECT_BLE_DIRECT,   // BLE直连
    CONNECT_HML,          // HML连接
    CONNECT_TRIGGER_HML,  // 触发HML
    CONNECT_TYPE_MAX      // 最大值标记
} ConnectType;
3.2.3 工厂初始化（Factory Initialization）

每种连接类型通过独立的初始化函数创建并注册到工厂：

// BR蓝牙管理器初始化（BR Manager Initialization）
ConnectFuncInterface *ConnInitBr(const ConnectCallback *callback);

// BLE管理器初始化（BLE Manager Initialization）  
ConnectFuncInterface *ConnInitBle(const ConnectCallback *callback);

// TCP管理器初始化（TCP Manager Initialization）
ConnectFuncInterface *ConnInitTcp(const ConnectCallback *callback);

这些初始化函数在系统启动时被调用，将具体的管理器实例注册到 g_connManager 数组中。

3.3 统一调度机制（Unified Dispatch Mechanism）

当业务模块需要连接设备时，调用统一的 ConnConnectDevice 接口：

int32_t ConnConnectDevice(const ConnectOption *info, uint32_t requestId, const ConnectResult *result)
{
    if (info == NULL) {
        return SOFTBUS_INVALID_PARAM;
    }

    // 检查连接类型是否有效（Check if connection type is valid）
    if (ConnTypeCheck(info->type) != SOFTBUS_OK) {
        return SOFTBUS_CONN_MANAGER_TYPE_NOT_SUPPORT;
    }

    // 通过工厂获取对应的连接管理器并调用（Get corresponding manager from factory and call）
    if (g_connManager[info->type]->ConnectDevice == NULL) {
        return SOFTBUS_CONN_MANAGER_OP_NOT_SUPPORT;
    }
    
    // 实际调用具体实现（Actually call the specific implementation）
    return g_connManager[info->type]->ConnectDevice(info, requestId, result);
}

关键流程：

  1. 参数校验（Parameter Validation）
  2. 类型检查（Type Checking）
  3. 从工厂获取对应管理器（Get Manager from Factory）
  4. 调用具体实现（Call Specific Implementation）

四、BLE协议接口工厂实例（BLE Protocol Interface Factory Example）

在 ble_protocol_interface_factory.c 中，展示了另一种工厂模式的实现方式：

// 静态工厂数组（Static Factory Array）
static BleUnifyInterface g_bleUnifyInterface[BLE_PROTOCOL_MAX] = {
    [BLE_GATT] = {
        .bleClientConnect = ConnGattClientConnect,
        .bleClientDisconnect = ConnGattClientDisconnect,
        .bleClientSend = ConnGattClientSend,
        .bleClientUpdatePriority = ConnGattClientUpdatePriority,
        .bleServerStartService = ConnGattServerStartService,
        .bleServerStopService = ConnGattServerStopService,
        .bleServerSend = ConnGattServerSend,
        .bleServerDisconnect = ConnGattServerDisconnect,
        .bleServerConnect = ConnGattServerConnect,
        .bleClientInitModule = ConnGattInitClientModule,
        .bleServerInitModule = ConnGattInitServerModule,
    }
};

// 工厂获取方法（Factory Get Method）
const BleUnifyInterface *ConnBleGetUnifyInterface(BleProtocolType type)
{
    if (type != BLE_GATT) {
        CONN_LOGE(CONN_BLE, "Failed to return type.");
        return NULL;
    }
    return &g_bleUnifyInterface[type];
}

设计特点：

  • 使用静态数组作为工厂存储（Static Array as Factory Storage）
  • 通过类型索引直接获取对应实现（Direct Access via Type Index）
  • 支持协议扩展（只需在数组中添加新条目即可）

五、C++版本的工厂模式（C++ Version Factory Pattern）

在 WiFi Direct 模块中，使用了更现代的 C++ 工厂模式实现：

5.1 Executor 工厂（Executor Factory）

在 wifi_direct_executor_factory.h 中：

class WifiDirectExecutorFactory {
public:
    // 单例模式获取实例（Singleton Pattern to Get Instance）
    static WifiDirectExecutorFactory &GetInstance()
    {
        static WifiDirectExecutorFactory instance;
        return instance;
    }

    // 函数指针类型定义（Function Pointer Type Definition）
    using ExecutorGenerator = std::function<std::shared_ptr<WifiDirectExecutor>(...)>;

    // 创建执行器（Create Executor）
    std::shared_ptr<WifiDirectExecutor> NewExecutor(...)
    {
        // 如果注册了自定义生成器，使用自定义逻辑
        // If custom generator is registered, use custom logic
        std::shared_ptr<WifiDirectExecutor> executor = (executorGenerator_ == nullptr) ?
            std::make_shared<WifiDirectExecutor>(...) :
            executorGenerator_(...);
        executor->Start();
        return executor;
    }

    // 注册自定义生成器（Register Custom Generator）
    void Register(ExecutorGenerator generator)
    {
        executorGenerator_ = std::move(generator);
    }

private:
    ExecutorGenerator executorGenerator_;
};

设计亮点：

  • 单例模式（Singleton Pattern）：确保工厂全局唯一
  • 可插拔设计（Pluggable Design）：支持运行时注册自定义生成器
  • 智能指针（Smart Pointer）：自动管理对象生命周期

六、工厂模式在软总线中的优势（Advantages in SoftBus）

6.1 解耦合（Decoupling）

业务模块 ──不直接依赖──> 具体连接实现
业务模块 ──只依赖──> ConnectFuncInterface 接口

业务模块（如认证模块、消息服务）不需要知道底层是蓝牙还是TCP，只需调用统一接口。

6.2 易扩展（Easy to Extend）

当需要添加新的连接类型（如 WiFi 6、UWB 等）时：

  1. 实现 ConnectFuncInterface 接口
  2. 在 ConnectType 枚举中添加新类型
  3. 编写初始化函数并注册到 g_connManager

无需修改现有代码，符合开闭原则（Open-Closed Principle）。

6.3 统一调度（Unified Dispatch）

// 发送数据时，自动根据 connectionId 判断连接类型
int32_t ConnPostBytes(uint32_t connectionId, ConnPostData *data)
{
    ConnectType type;
    ConnGetTypeByConnectionId(connectionId, &type);  // 自动识别类型
    return g_connManager[type]->PostBytes(...);      // 调用对应实现
}

6.4 生命周期管理（Lifecycle Management）

每种连接类型的创建、初始化、销毁都由各自的工厂统一管理，避免资源泄漏。

七、连接流程示例（Connection Flow Example）

以蓝牙BR连接为例，完整流程如下：

1. 业务模块调用 ConnConnectDevice(option, requestId, result)
   ↓
2. 连接管理器检查 option->type == CONNECT_BR
   ↓
3. 从 g_connManager[CONNECT_BR] 获取 BR 管理器实例
   ↓
4. 调用 BR 管理器的 ConnectDevice 方法
   ↓
5. BR 管理器创建 ConnBrDevice 和 ConnBrConnection 对象
   ↓
6. 底层蓝牙协议栈发起物理连接
   ↓
7. 连接成功后，通过回调通知业务模块
   ↓
8. 后续数据发送通过统一的 ConnPostBytes 接口

八、总结（Conclusion）

软总线连接模块的工厂模式设计体现了以下核心思想：

设计原则 体现方式
单一职责（Single Responsibility） 每种连接类型独立实现，互不干扰
开闭原则（Open-Closed） 对扩展开放，对修改封闭
依赖倒置（Dependency Inversion） 依赖抽象接口，而非具体实现
接口隔离（Interface Segregation） 精简统一的接口定义

通过工厂模式，软总线实现了：

  • 统一抽象（Unified Abstraction）：ConnectFuncInterface 定义标准接口
  • 灵活扩展（Flexible Extension）：新增连接类型无需改动核心逻辑
  • 透明调用（Transparent Invocation）：调用方无需关心底层实现
  • 资源管理（Resource Management）：工厂统一管理对象生命周期

这种设计使得软总线能够优雅地支持多种连接技术，为鸿蒙系统的分布式能力提供了坚实的基础设施支撑。

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