【23种设计模式】工厂方法模式(二)

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****## 前言在讲述之工厂方法模式前,我们来先了解简单工厂模式,简单工厂模式是最简单的设计模式之一,它虽然不属于GoF的23种设计模式,但是应用也较为频繁,同时它也是学习其他创建型模式的基础。下面我们来先了解下简单工厂模式,然后针对它的缺点来引出工厂方法模式。

****## 前言

在讲述之工厂方法模式前,我们来先了解简单工厂模式,简单工厂模式是最简单的设计模式之一,它虽然不属于GoF的23种设计模式,但是应用也较为频繁,同时它也是学习其他创建型模式的基础。下面我们来先了解下简单工厂模式,然后针对它的缺点来引出工厂方法模式。

简单工厂模式定义

简单工厂模式简单来说就是创建一个工厂类,通过输入的参数创建对象赋值给基类,完成对想要的派生类的调用,从而达成目标,具体的操作均在子类中完成,工厂类只负责运算逻辑和给基类赋值。在简单工厂模式中,只需要记住一个简单的参数即可获得所需的对象实例,它提供专门的核心工厂类来负责对象的创建,实现对象的创建和使用分离。该模式有三部分:
【23种设计模式】工厂方法模式(二)

  • 工厂方法类:实现创建所有实例的选择类型,被外界调用的接口。
  • 抽象父类:所要创建的类的基类,描述类所有实例所共有的公共接口(方法),可以是抽象类也可是接口类型(interface),本例是抽象类。
  • 具体子类:所有要创建的具体实例对象。

简单工厂模式代码实现

抽象产品类和工厂类合并,将静态工厂方法移到抽象产品类中,根据不同的参数创建不同类型的产品子类对象。只需要添加配置文件并更改相关参数读取参数即可,不要重新编译程序。

  • 引入NuGet包:System.Configuration.ConfigurationManager
    【23种设计模式】工厂方法模式(二)

  • 添加配置文件:App.config文件,追加内容

    <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> <configuration> 	<appSettings> 		<!--节点下添加配置,根据此配置,读取参数决定创建哪个Product--> 		<add key="Product" value="B" /> 	</appSettings> </configuration> 
  • 创建抽象父类和具体子类
    抽象类:包含工厂方法

     /// <summary>     /// 【01】抽象工厂类     /// </summary>     public abstract class Product     {         /// <summary>         /// 静态工厂方法         /// </summary>         /// <param name="arg"></param>         /// <returns></returns>         public static Product GetProduct(string arg)         {             Product product = null;             switch (arg)             {                 case "A":                     product = new ProduceA();                     break;                 case "B":                     product = new ProduceB();                     break;                     //注意:有新产品需要修改工厂方法和创建新具体产品                 default:                     throw new ArgumentException(message: "参数不合法");             }             return product;         }         /// <summary>         /// 所有产品类的公共业务方法         /// </summary>         public void MethodSame()         {             Console.WriteLine("公共业务方法");         }         /// <summary>         /// 声明抽象业务方法         /// </summary>         public abstract void MethodDiff();     } 

    具体子类:

     /// <summary>     ///【02】具体工厂类A     /// </summary>     public class ProduceA : Product     {         /// <summary>         /// 实现业务方法         /// </summary>         public override void MethodDiff()         {             Console.WriteLine("产品A处理业务方法");         }     } 
       /// <summary>     ///【03】具体工厂类B     /// </summary>     public class ProduceB : Product     {         /// <summary>         /// 实现业务方法         /// </summary>         public override void MethodDiff()         {             Console.WriteLine("产品B处理业务方法");         }     } 
  • 调用

      		/// <summary>         /// 调用测试方法         /// </summary>         public void RunTest()         {             //客户端调用             var type = ConfigurationManager.AppSettings["product"];//根据配置文件中参数,传入工厂方法,决定创建具体Product             Product oneProduct = Product.GetProduct(type);             oneProduct.MethodSame();             oneProduct.MethodDiff();          } 

简单工厂模式的优缺点

优点:

  • 工厂类包含必要的逻辑判断,可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例,客户端可以免除直接创建产品对象的职责,而仅仅“消费”产品,
  • 简单工厂模式实现了对象创建和使用的分离。
  • 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名,只需知道具体产品类所对应的参数即可。
  • 通过引入配置文件,可以在不修改任何客户端代码的情况下,更换和增加新的具体产品类,在一定程度上提高了系统的灵活性。

缺点:

  • 由于工厂类集中了所有产品的创建逻辑,职责过重,一旦不能正常工作,整个系统都要受到影响。
  • 使用简单工厂模式势必会增加系统中类的个数,增加了系统的复杂度和理解难度。
  • 系统扩展难度,一旦添加新产品不得不修改工厂逻辑,在产品类型加多时,有可能造成工厂逻辑过于复杂,不利于系统的扩展与维护。
  • 简单工厂模式由于使用了静态工厂方法,造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构。

简单工厂模式小结

简单工厂模式中,我们也发现了它的缺点,就是随着需求的变化我们要不停地修改工厂里面的方法的代码,需求变化越多,里面的If–Else–也越多,这样就会造成简单工厂的实现逻辑过于复杂。设计模式是遵循一定原则而得来的,比如,我们要怎么增加代码,怎么修改代码,其中一个原则就是OCP原则,中文是【开放关闭原则】,对增加代码开放,对修改代码关闭,所以我们就不能总是这样修改简单工厂里面的方法。

工厂方法模式定义

工厂方法模式可以解决简单工厂模式中存在的这个问题,定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟到子类。
【23种设计模式】工厂方法模式(二)

可以看出,在工厂方法模式的结构图有以下角色:

  • 抽象工厂(Creator): 充当抽象工厂角色,定义工厂类所具有的基本的操作,任何具体工厂都必须继承该抽象类。

  • 具体工厂(CreatorA):充当具体工厂角色,该类必须继承抽象工厂角色,实现抽象工厂定义的方法,用来创建具体车。

  • 抽象车(Car):充当抽象车角色,定义车类型所有具有的基本操作,具体车必须继承该抽象类。

  • 具体车(CarA):充当具体车角色,实现抽象车类对定义的抽象方法,由具体工厂类创建,它们之间有一一对应的关系。

简单工厂模式的问题是:如果有新的需求,就需要修改工厂类里面创建产品对象实例的那个方法的实现代码,在面向对象设计一个原则就是哪里有变化,我就封装哪里。

工厂方法模式代码实现

  • 抽象汽车类

      /// <summary>     /// 汽车抽象类     /// </summary>     public abstract class Car     {         /// <summary>         /// 开始行驶         /// </summary>         public abstract void Go();     } 
  • 具体汽车类

     /// <summary>     /// ConcreteCar 具体车辆类     /// </summary>     public class ConcreteCar     {         /// <summary>         /// 红旗汽车         /// </summary>         public class HongQiCar : Car         {             public override void Go()             {                 Console.WriteLine("红旗汽车开始行驶了!");             }         }          /// <summary>         /// 奥迪汽车         /// </summary>         public class AoDiCar : Car         {             public override void Go()             {                 Console.WriteLine("奥迪汽车开始行驶了");             }         }     } 
  • 抽象工厂

      /// <summary>     /// 抽象工厂类     /// </summary>     public abstract class Factory     {         /// <summary>         /// 工厂方法         /// </summary>         /// <returns></returns>         public abstract Car CreateCar();     } 
  • 具体工厂

     /// <summary>     /// ConcreteFactory  具体工厂方法     /// </summary>     public class ConcreteFactory     {         /// <summary>         /// 红旗汽车工厂类         /// </summary>         public class HongQiCarFactory : Factory         {             /// <summary>             /// 负责生产红旗汽车             /// </summary>             /// <returns></returns>             public override Car CreateCar()             {                 return new HongQiCar();             }         }          /// <summary>         /// 奥迪汽车工厂类         /// </summary>         public class AoDiCarFactory : Factory         {             /// <summary>             /// 负责创建奥迪汽车             /// </summary>             /// <returns></returns>             public override Car CreateCar()             {                 return new AoDiCar();             }         }     } 
  • 调用

    		 /// <summary>         /// 测试方法         /// </summary>         public void RunTest()         {             // 初始化创建汽车的两个工厂             Factory hongQiCarFactory = new HongQiCarFactory();             Factory aoDiCarFactory = new AoDiCarFactory();              // 生产一辆红旗汽车             Car hongQi = hongQiCarFactory.CreateCar();             hongQi.Go();              //生产一辆奥迪汽车             Car aoDi = aoDiCarFactory.CreateCar();             aoDi.Go();         } 

工厂方法模式优缺点

优点:

  • 在工厂方法中,用户只需要知道所要产品的具体工厂,无须关系具体的创建过程,甚至不需要具体产品类的类名。
  • 在系统增加新的产品时,我们只需要添加一个具体产品类和对应的实现工厂,无需对原工厂进行任何修改,很好地符合了“开闭原则”。

缺点:

  • 每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类和对象实现工厂,是的系统中类的个数成倍增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。