深入浅出设计模式系列（一）：简单工厂模式

Jacky，他是一名学习软件工程的大四学生，踌躇满志的想要在毕业以后成为一名优秀的软件工程师。这不，临近毕业了，他也在四处投递简历，想要找一家好的软件公司，开始自己的软件工程师的职业生涯。上周一，终于有一家公司找他去面试了。Jacky信心满满的跑去人家公司进行面试。人家公司给出了一道题，题目是这样的，请用Java、C#任何一种面向对象的语言编写一个简单的计算器程序，计算器包括加、减、乘、除基本计算。Jacky一想这么简单的题目啊，双手就像弹钢琴一样的在键盘上飞舞，写起了代码，不一会儿代码就写完了，公司面试官看了看就让他回去等消息了。

Jacky等了好些天都没有等到上次面试公司的录取电话，自己觉得很纳闷，我明明就表现的很好啊，让我写的程序，我也写出来了啊，怎么公司就不录取我呢？正在这时，Jacky的一个学长Cook，他从事软件行业已经有一定的年头了，看见Jacky闷闷不乐的样子，Cook就问，Jacky，你怎么啦？怎么不开心啊？Jacky就把自己的事情告诉了学长Cook，学长问了，那你到底是怎么写的代码呢？Jacky就把自己写的代码写给了Cook看，Jacky是这么写的。

using System;

namespace SimpleFactoryDemo
{
    class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            double firstNum = 0.0d;
            double secondNum = 0.0d;
            double result = 0.0d;
            string oper = "";
            
            Console.WriteLine("请输入第一个数字：");
            firstNum = double.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("请输入操作符：");
            oper = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("请输入第二个数字：");
            secondNum = double.Parse(Console.ReadLine());
            
            switch (oper) {
                case "+" :
                    result = firstNum + secondNum;
                    break;
                case "-" :
                    result = firstNum - secondNum;
                    break;
                case "*" :
                    result = firstNum * secondNum;
                    break;
                case "/" :
                    result = firstNum / secondNum;
                    break;
            }
            
            Console.WriteLine(result);
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

Cook：亲，你这么写代码，难怪石沉大海，不了了之了。你压根没理解人家公司出题的用意。

Jacky：什么？人家不就是让我写一个计算器的简单程序吗？我都写了啊，有没有错，我都运行测试过了，没问题，没错啊，不是吗？

Cook：代码没错就是最合适的吗？你仔细去看看人家公司出的题目，仔细审题。

Jacky：用Java、C#任何一种面向对象语言编写一个简单的计算器程序。哦，这里突出了面向对象语言，是要用面向对象的模式去开发是吧？原来这样。你等等，我去把代码改一下，你老再帮我瞅瞅。

Jacky一溜烟的就跑到电脑去改自己的程序了。不一会儿代码就写好了。他是这么写的

    public class Operation
    {
        public static double GetResult(double firstNumber, double secondNumber, string oper)
        {
            double result = 0.0d;
            
            switch (oper) {
                case "+" :
                    result = firstNum + secondNum;
                    break;
                case "-" :
                    result = firstNum - secondNum;
                    break;
                case "*" :
                    result = firstNum * secondNum;
                    break;
                case "/" :
                    result = firstNum / secondNum;
                    break;
            }
        }
    }
    
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            double firstNum = 0.0d;
            double secondNum = 0.0d;
            double result = 0.0d;
            string oper = "";
            
            Console.WriteLine("请输入第一个数字：");
            firstNum = double.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("请输入操作符：");
            oper = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("请输入第二个数字：");
            secondNum = double.Parse(Console.ReadLine());
            
            result = Operation.GetResult(firstNum, secondNum, oper);
            
            return result;
        }

 Cook看了Jacky的代码，心想，不愧是我的好学弟，还是有一定的悟性的。

Cook：恩，这代码写的不错，有一定的进步啊。用到了面向对象的三大特性的其中一个，封装，还是不错的，可是，面向对象有三大特性呢，还有继承和多态呢？

Jacky：啊？这么个小小的计算器程序，还能用到继承和多态？

Cook：那是当然的，我也不给你卖关子了，就直接告诉你吧。可以用到简单工厂模式来写这个计算器程序。

Jacky：简单工厂模式？听起来很深奥的样子嘛，这到底是怎么样的啊？

Cook：对，简单工厂模式，我来给你写一个吧！

    public class Operation
    {
        public double firstNumber { get; set; }
        public double secondNumber { get; set; }
        
        public virtual double GetResult()
        {
            double result = 0;
            return result;
        }
    }
    
    public class OperationAdd: Operation
    {
        public override double GetResult()
        {
            double result = 0;
            result = firstNumber + secondNumber;
            return result;
        }
    }
    
    public class OperationMinus: Operation
    {
        public override double GetResult()
        {
            double result = 0;
            result = firstNumber - secondNumber;
            return result;
        }
    }
    
    public class OperationMulti: Operation
    {
        public override double GetResult()
        {
            double result = 0;
            result = firstNumber * secondNumber;
            return result;
        }
    }
    
    public class OperationDivide: Operation
    {
        public override double GetResult()
        {
            double result = 0;
            
            if (secondNumber == 0) {
                throw new DivideByZeroException("除数不能为0");
            }
            
            result = firstNumber / secondNumber;
            return result;
        }
    }
    
    public class OperationFactory
    {
        public static Operation CreateOperate(string operate)
        {
            Operation oper;
            switch (operate) {
                case "+" :
                    oper = new OperationAdd();
                    break;
                case "-" :
                    oper = new OperationMinus();
                    break;
                case "*" :
                    oper = new OperationMulti();
                    break;
                case "/" :
                    oper = new OperationDivide();
                    break;
            }
        }
    }
    
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            double firstNum = 0.0d;
            double secondNum = 0.0d;
            double result = 0.0d;
            string oper = "";
            
            Console.WriteLine("请输入第一个数字：");
            firstNum = double.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("请输入操作符：");
            oper = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("请输入第二个数字：");
            secondNum = double.Parse(Console.ReadLine());
            
            Operation operate = OperationFactory.CreateOperate(oper);
            operate.firstNumber = firstNum;
            operate.secondNumber = secondNum;
            
            result = operate.GetResult();
            
            Console.WriteLine(result)l
        }

 

Cook：你看，首先写一个Operation的抽象类，里面有两个属性分别是FirstNumber和SecondNumber，接受计算的两个数字，然后这个抽象类中有个GetResult方法，这个方法是要获取计算结果的。然后分别写四个产品类来继承这个抽象类OperationAdd，OperationMinus，OperationMuti，OperationDivide。这些继承自Operation抽象类的实现类里重写父类中的GetResult方法，来实现各自的操作。最后用一个OperationFactory类，这是个工厂类，根据传入的参数，动态决定应该创建哪一个产品类。这样的好处就是，不管这个计算器是运行在Web网页上，还是Windows窗体程序，又或是PDA移动设备程序，客户端的代码都是比较一致的。利用简单工厂模式，通过面向对象的三大特性封装、继承、多态，很好的将业务逻辑和显示逻辑分离了出来，使得程序更加的灵活。如果这个计算器又有新的需求了，想要加一个求平方根的功能，只需要在添加一个继承自Operation类的OperationSqrt产品类，然后在工厂类的Switch添加一个新分支就OK了，并不影响到客户端的代码。

简单工厂模式

从设计模式的类型上来说，简单工厂模式是属于创建型模式，又叫做静态工厂方法（Static Factory Method）模式，简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。

简单工厂模式UML类图

 

简单工厂模式实现方式

简单工厂模式的实质是由一个工厂类根据传入的参数，动态决定应该创建哪一个产品类（这些产品类继承自一个父类或接口）的实例。

 

简单工厂模式中包含的角色及其职责

工厂（Creator）角色

简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。

抽象产品（Product）角色

简单工厂模式所创建的所有对象的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。

具体产品（Concrete Product）角色

是简单工厂模式的创建目标，所有创建的对象都是充当这个角色的某个具体类的实例。

 

简单工厂模式的优点

工厂类是整个模式的关键.包含了必要的逻辑判断,根据外界给定的信息,决定究竟应该创建哪个具体类的对象.通过使用工厂类,外界可以从直接创建具体产品对象的尴尬局面摆脱出来,仅仅需要负责“消费”对象就可以了。而不必管这些对象究竟如何创建及如何组织的．明确了各自的职责和权利，有利于整个软件体系结构的优化。

简单工厂模式的缺点

由于工厂类集中了所有实例的创建逻辑，违反了高内聚责任分配原则，将全部创建逻辑集中到了一个工厂类中；它所能创建的类只能是事先考虑到的，如果需要添加新的类，则就需要改变工厂类了。
当系统中的具体产品类不断增多时候，可能会出现要求工厂类根据不同条件创建不同实例的需求．这种对条件的判断和对具体产品类型的判断交错在一起，很难避免模块功能的蔓延，对系统的维护和扩展非常不利；
这些缺点在工厂方法模式中得到了一定的克服。

简单工厂模式的使用场景

工厂类负责创建的对象比较少；
客户只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象（逻辑）不关心；
由于简单工厂很容易违反高内聚责任分配原则，因此一般只在很简单的情况下应用。

 

文章声明：本文部分内容参考自《大话设计模式》,这是一本学习设计模式非常好的书。