VTK 设计模式：工厂模式

系列：Qt / VTK 设计模式 · VTK 07/10
参考：vtkObjectFactory、vtkObject.h New() macro

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引子

VTK 里很少写 new vtkXMLPolyDataReader，而是 vtkXMLPolyDataReader::New()——而且同一类名可以被 插件工厂 替换成自定义实现。这是工厂模式 + 引用计数的 VTK 特色组合。

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要解决什么问题

if (format == "xml") reader = new vtkXMLPolyDataReader;
else if (format == "stl") reader = new vtkSTLReader;

痛点：调用方依赖所有具体类、难以在运行时替换实现（如 OEM 定制 Reader）。

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GoF 工厂结构

类型	VTK 对应
简单工厂	vtkClass::New()
工厂方法	各子类 New()
注册式工厂	vtkObjectFactory::RegisterFactory

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VTK 中的落点

New() 宏

vtkXMLPolyDataReader* r = vtkXMLPolyDataReader::New();
// ...
r->Delete();  // 或 vtkSmartPointer

New() 内部调用 vtkObjectFactory::CreateInstance("vtkXMLPolyDataReader")，找不到则 new vtkXMLPolyDataReader。

vtkObjectFactory 插件

OEM 可注册工厂，在 不改调用代码 的情况下返回子类实例——ParaView/定制 VTK 构建常用。

与智能指针

vtkNew<vtkPolyData> pd;
vtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();

vtkNew 栈上自动 Delete()；vtkSmartPointer 引用计数。

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底层逻辑

创建链（简化）：

引用计数从 New() 返回时通常为 1，由调用方或智能指针管理。

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代码示例

按扩展名选 Reader（应用层简单工厂）

vtkAlgorithmOutput* createReader(const char* path) {
  std::string ext = vtksys::SystemTools::GetFilenameExtension(path);
  vtkSmartPointer<vtkAbstractPolyDataReader> reader;
  if (ext == ".stl") reader = vtkSmartPointer<vtkSTLReader>::New();
  else if (ext == ".vtp") reader = vtkSmartPointer<vtkXMLPolyDataReader>::New();
  else return nullptr;
  reader->SetFileName(path);
  return reader->GetOutputPort();
}

使用 vtkNew

vtkNew<vtkSphereSource> sphere;
sphere->SetRadius(1.0);
sphere->Update();

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易混淆点

对比	区别
New() vs new	只有 New() 走工厂覆盖链
Factory vs Pipeline	工厂解决「创建谁」；管道解决「数据怎么流」
vtkSmartPointer vs vtkNew	所有权语义不同

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最佳实践与陷阱

1. 优先 vtkNew / vtkSmartPointer，少裸 Delete()
2. 插件工厂注册时机 在 main 或 vtkObjectFactory::SetAllEnableFlags
3. CreateInstance 返回 nullptr 要检查
4. 跨 DLL 边界 注意 VTK 全局工厂注册
5. 不要混用 delete 与 VTK 引用计数

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重点与注意

重点：VTK 对象统一用 ClassName::New() 创建，内部可走 vtkObjectFactory::CreateInstance 支持插件替换。
重点：New() 返回时引用计数为 1，应配对 Delete() 或 vtkSmartPointer / vtkNew。
注意：new vtkFoo 与 vtkFoo::New() 不是一回事——只有 New() 走工厂覆盖链。
注意：工厂解决「创建谁」；DeepCopy 解决「如何复制已有对象」——别与原型模式混谈。

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小结

VTK 工厂模式以 ::New() + vtkObjectFactory 为核心，支撑插件化替换与统一内存模型。

延伸阅读

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