C#回顾 - 7.如何使用反射实现工厂模式？

工厂模式是一种比较常用的设计模式，其基本思想在于使用不同的工厂类型来打造不同产品的部件。例如，我们在打造一间屋子时，可能需要窗户、屋顶、门、房梁、柱子等零部件。有的屋子需要很多根柱子，而有的屋子又不需要窗户。在这样的需求下，就可以使用工厂模式。

（1）工厂模式的传统实现和其弊端

　　下图展示了针对屋子设计的传统工厂模式架构图：

上图的设计思路是：

　　①使用者告诉工厂管理者需要哪个产品部件；

　　②工厂管理者分析使用者传入的信息，生成合适的实现工厂接口的类型对象；

　　③通过工厂生产出相应的产品，返回给使用者一个实现了该产品接口的类型对象；

　　通过上述思路，实现代码如下：

　　①首先是定义工厂接口，产品接口与产品类型的枚举

IFactory.cs（工厂接口，产品接口一起 ）

/// <summary>
/// 屋子产品的零件
/// </summary>
public enum RoomParts
{
    Roof,
    Window,
    Pillar
}

/// <summary>
/// 工厂接口
/// </summary>
public interface IFactory
{
    IProduct Produce();
}

/// <summary>
/// 产品接口
/// </summary>
public interface IProduct
{
    string GetName();
}

②其次是具体实现产品接口的产品类：窗户、屋顶和柱子

Product.cs

/// <summary>
 /// 屋顶
 /// </summary>
 public class Roof : IProduct
 {
     // 实现接口，返回产品名字
     public string GetName()
     {
         return "屋顶";
     }
 }

 /// <summary>
 /// 窗户
 /// </summary>
 public class Window : IProduct
 {
     // 实现接口，返回产品名字
     public string GetName()
     {
         return "窗户";
     }
 }

 /// <summary>
 /// 柱子
 /// </summary>
 public class Pillar : IProduct
 {
     // 实现接口，返回产品名字
     public string GetName()
     {
         return "柱子";
     }
 }

③然后是具体实现工厂接口的工厂类：实现接口返回一个具体的产品对象

Factory.cs

/// <summary>
 /// 屋顶工厂
 /// </summary>
 public class RoofFactory : IFactory
 {
     // 实现接口，返回一个产品对象
     public IProduct Produce()
     {
         return new Roof();
     }
 }

 /// <summary>
 /// 窗户工厂
 /// </summary>
 public class WindowFactory : IFactory
 {
     // 实现接口，返回一个产品对象
     public IProduct Produce()
     {
         return new Window();
     }
 }

 /// <summary>
 /// 柱子工厂
 /// </summary>
 public class PillarFactory : IFactory
 {
     // 实现接口，返回一个产品对象
     public IProduct Produce()
     {
         return new Pillar();
     }
 }

　④最后是工厂管理类：组织起众多的产品与工厂

FactoryManager.cs

class FactoryManager
{
    public static IProduct GetProduct(RoomParts part)
    {
        IFactory factory = null;
        //传统工厂模式的弊端，工厂管理类和工厂类的紧耦合
        switch (part)
        {
                case RoomParts.Roof:
                factory = new RoofFactory();
                break;
            case RoomParts.Window:
                factory = new WindowFactory();
                break;
                case RoomParts.Pillar:
               factory = new PillarFactory();
                break;
            default:
                return null;
        }
        IProduct product = factory.Produce();
        Console.WriteLine("生产了一个产品：{0}", product.GetName());
        return product;
    }
}

按照国际惯例，我们实现一个入口方法来测试一下：

Client.cs

class Client
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IProduct window = FactoryManager.GetProduct(RoomParts.Window);
        Console.WriteLine("我获取到了{0}", window.GetName());
        IProduct roof = FactoryManager.GetProduct(RoomParts.Roof);
        Console.WriteLine("我获取到了{0}", roof.GetName());
        IProduct pillar = FactoryManager.GetProduct(RoomParts.Pillar);
        Console.WriteLine("我获取到了{0}", pillar.GetName());

        Console.ReadKey();
    }
}

 当一个新的产品—地板需要被添加时，我们需要改的地方是：添加零件枚举记录、添加针对地板的工厂类、添加新地板产品类，修改工厂管理类（在switch中添加一条case语句），这样设计的优点在于无论添加何种零件，产品使用者都不需要关心内部的变动，可以一如既往地使用工厂管理类来得到希望的零件，而缺点也有以下几点：

　　①工厂管理类和工厂类族耦合；

　　②每次添加新的零件都需要添加一对工厂类和产品类，类型会越来越多；

　　

（2）基于反射的工厂模式的实现

　　利用反射机制可以实现更加灵活的工厂模式，这一点体现在利用反射可以动态地获知一个产品由哪些零部件组成，而不再需要用一个switch语句来逐一地寻找合适的工厂。

①产品、枚举和以上一致，这里的改变主要在于添加了两个自定义的特性，这两个特性会被分别附加在产品类型和产品接口上：

ProductAttribute.cs

/// <summary>
/// 该特性用于附加在产品类型之上
/// </summary>
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class ProductAttribute : Attribute
{
    // 标注零件的成员
    private RoomParts myRoomPart;

    public ProductAttribute(RoomParts part)
    {
        myRoomPart = part;
    }

    public RoomParts RoomPart
    {
        get
        {
            return myRoomPart;
        }
    }
}

/// <summary>
/// 该特性用于附加在产品接口类型之上
/// </summary>
[AttributeUsage(AttributeTargets.Interface)]
public class ProductListAttribute : Attribute
{
    // 产品类型集合
    private Type[] myList;

    public ProductListAttribute(Type[] products)
    {
        myList = products;
    }

    public Type[] ProductList
    {
        get
        {
            return myList;
        }
    }
}

②下面是产品接口和产品类族的定义，其中产品接口使用了 ProductListAttribute 特性，而每个产品都使用了 ProductAttribute 特性：

/// <summary>
/// 屋顶
/// </summary>
[Product(RoomParts.Roof)]
public class Roof : IProduct
{
    // 实现接口，返回产品名字
    public string GetName()
    {
        return "小天鹅屋顶";
    }
}

/// <summary>
/// 窗户
/// </summary>
[Product(RoomParts.Window)]
public class Window : IProduct
{
    // 实现接口，返回产品名字
    public string GetName()
    {
        return "双汇窗户";
    }
}

/// <summary>
/// 柱子
/// </summary>
[Product(RoomParts.Pillar)]
public class Pillar : IProduct
{
    // 实现接口，返回产品名字
    public string GetName()
    {
        return "小米柱子";
    }
}

③下面是修改后的工厂类，由于使用了反射特性，这里一个工厂类型就可以生产所有的产品：

Factory.cs

public class Factory
{
    public IProduct Product(RoomParts parts)
    {
        ProductListAttribute attr =
            (ProductListAttribute)System.Attribute.GetCustomAttribute(typeof(IProduct), typeof(ProductListAttribute));
        foreach (var type in attr.ProductList)
        {
            ProductAttribute pa =
                (ProductAttribute)System.Attribute.GetCustomAttribute(type, typeof(ProductAttribute));
            if (pa.RoomPart == parts)
            {
                object product = Assembly.GetExecutingAssembly().CreateInstance(type.FullName);
                return product as IProduct;
            }
        }

        return null;
    }
}

///// <summary>
///// 屋顶工厂
///// </summary>
//public class RoofFactory : IFactory
//{
//    // 实现接口，返回一个产品对象
//    public IProduct Produce()
//    {
//        return new Roof();
//    }
//}

... ...

④最后时修改后的工厂管理类，核心只有三行代码：

FactoryManager.cs

class FactoryManager
 {
     public static IProduct GetProduct(RoomParts part)
     {
         //IFactory factory = null;
         ////传统工厂模式的弊端，工厂管理类和工厂类的紧耦合
         //switch (part)
         //{
         //        case RoomParts.Roof:
         //        factory = new RoofFactory();
         //        break;
         //    case RoomParts.Window:
         //        factory = new WindowFactory();
         //        break;
         //        case RoomParts.Pillar:
         //       factory = new PillarFactory();
         //        break;
         //    default:
         //        return null;
         //}
         //IProduct product = factory.Produce();

         Factory factory = new Factory();
         IProduct product = factory.Product(part);
         Console.WriteLine("生产了一个产品：{0}", product.GetName());
         return product;
     }
 }

上述代码中最主要的变化在于两点：

其一是工厂管理类不再需要根据不同的零件寻找不同的工厂，因为只有一个工厂负责处理所有的产品零件；

其二是产品类型和产品接口应用了两个自定义特性，来方便工厂进行反射。

 ProductAttribute 附加在产品类上，标注了当前类型代表了哪个产品零件。而 ProductListAttribute 则附加在产品接口之上，方便反射得知一共有多少产品零件。

这时需要添加一个新的地板产品零件类型时，我们需要做的是：

1.添加零件枚举记录

/// <summary>
/// 屋子产品的零件
/// </summary>
public enum RoomParts
{
    Roof,
    Window,
    Pillar,
    Floor //地板
}

2.添加代表地板的类型（Product.cs）

/// <summary>
/// 地板
/// </summary>
[Product(RoomParts.Floor)]
public class Floor : IProduct
{
    // 实现接口，返回产品名字
    public string GetName()
    {
        return "地板";
    }
}

3.修改添加在IProduct上的属性初始化参数（增加地板类型），

    /// <summary>
    /// 产品接口
    /// </summary>
    [ProductList(new Type[] { typeof(Roof), typeof(Window), typeof(Pillar), typeof(Floor) })]
    public interface IProduct
    {
        string GetName();
    }

可以看到这时调用者、工厂管理类和工厂都不再需要对新添加的零件进行改动，程序只需要添加必要的类型和枚举记录即可。当然，这样的设计也存在一定缺陷：反射的运行效率相对较低，在产品零件相对较多时，每生产一个产品就需要反射遍历这是一件相当耗时的工作。

作者：周旭龙

出处：http://www.cnblogs.com/edisonchou/p/4827578.html

 

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