设计模式-C#实现简单工厂模式
前言
上一篇文章写了如何使用RabbitMQ做个简单的发送邮件项目，然后评论也是比较多，也是准备去学习一下如何确保RabbitMQ的消息可靠性，但是由于时间原因，先来说说设计模式中的简单工厂模式吧！
在了解简单工厂模式之前，我们要知道C#是一款面向对象的高级程序语言。它有3大特性，封装、继承、多态。
简述
工厂模式（Factory Pattern）是一种常用的设计模式，属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。
工厂模式的核心是定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类当中。这样客户端可以无需指定具体产品的类，只需通过工厂类即可得到所需的产品对象。
工厂模式主要分为三种类型：简单工厂模式（Simple Factory Pattern）、工厂方法模式（Factory Method Pattern）和抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）。
本文主要讲解简单工厂模式（Simple Factory Pattern）。
案例带入
下面使用C#控制台程序去写一个简易的计算器，实现加减乘除。如果我没学过设计模式，我会这么写：
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("请输入数字A：");
string A = Console.ReadLine();
Console.WriteLine("请选择运算符号：(+、-、*、/)：");
string op = Console.ReadLine();
Console.WriteLine("请输入数字B：");
string B = Console.ReadLine();
string result = "";
switch (op)
{
case "+":
result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) + Convert.ToDouble(B));
break;
case "-":
result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) - Convert.ToDouble(B));
break;
case "*":
result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) * Convert.ToDouble(B));
break;
case "/":
result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) / Convert.ToDouble(B));
break;
default:
Console.WriteLine("输入的运算符号有误！");
break;
}
Console.WriteLine("结果：" + result);
}
上述代码乍一看没问题，实则隐藏了很多陷阱，比如：
- 变量命名不规范
- 除数为0怎么办
- 输入的不是数字怎么办
- ......
优化
我们用面向对象的思想进行优化，主要体现在：可维护、可复用、可扩展、灵活性几个方面。通过封装、继承、多态来降低程序的耦合度。
封装
我们可以将运算逻辑封装成一个方法去实现，让主方法减轻负担。封装后：
Operation类
public class Operation
{
public static double GetResult(double num1, double num2, string op)
{
double result = 0d;
switch (op)
{
case "+":
result = num1 + num2;
break;
case "-":
result = num1 - num2;
break;
case "*":
result = num1 * num2;
break;
case "/":
result = num1 / num2;
break;
}
return result;
}
}
Main方法
static void Main(string[] args)
{
try
{
Console.WriteLine("请输入数字A：");
string strNumA = Console.ReadLine();
Console.WriteLine("请选择运算符号：(+、-、*、/)：");
string op = Console.ReadLine();
Console.WriteLine("请输入数字B：");
string strNumB = Console.ReadLine();
string result = "";
result = Convert.ToString(Operation.GetResult(Convert.ToDouble(strNumA), Convert.ToDouble(strNumB), op));
Console.WriteLine("结果：" + result);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("发生异常：" + e.Message);
}
}
松耦合
当我们完成封装后开始思考一个问题，如果后面有新的需求，需要增加一个开根运行，应该如何去修改？如果是我，我会在switch里面加一个分支，但是这样耦合度太高。我明明只需要去开根，但是却要让加减乘除参与进来，所以我们应该将加减乘除运算分离出来。
优化耦合度：
public class Operation
{
private double _num1;
private double _num2;
public double Num1 { get => _num1; set => _num1 = value; }
public double Num2 { get => _num2; set => _num2 = value; }
public virtual double GetResult()
{
return 0;
}
}
//加法类
public class AddOperation : Operation
{
public override double GetResult()
{
return Num1 + Num2;
}
}
//减法类
public class SubtractOperation : Operation
{
public override double GetResult()
{
return Num1 - Num2;
}
}
//乘法类
public class MultiplyOperation : Operation
{
public override double GetResult()
{
return Num1 * Num2;
}
}
//除法类
public class DivideOperation : Operation
{
public override double GetResult()
{
if (Num2 == 0)
throw new DivideByZeroException("除数不能为0");
return Num1 / Num2;
}
}
我创建了Operation基类，并定义了2个成员变量_num1和_num2,同时定义了一个GetResult虚方法。同时分别创建了加减乘除子类去重写GetResult方法来降级耦合度。
回归正题(简单工厂模式)
我们需要通过简单工厂模式，来让程序知道该实例化谁。需要来创建一个工厂类：
public class OperationFactory
{
public static Operation CreateOperation(string operation)
{
switch (operation)
{
case "+":
return new AddOperation();
case "-":
return new SubtractOperation();
case "*":
return new MultiplyOperation();
case "/":
return new DivideOperation();
default:
return null;
}
}
}
创建了工厂类有什么好处呢，好处就是，只需要输入运算符号，工厂就能自己实例化出合适的对象，通过多态，返回父类的方法实现了计算器的计算结果。
Main方法
通过简单工厂模式，让我们在计算加减乘除的时候只需要去增加对应的子类就行了，下面的代码进行加法运行时，通过传入+号让工厂去帮我们实例化子类。
static void Main(string[] args)
{
try
{
// 简单工厂模式
var oper = OperationFactory.CreateOperation("+");
oper.Num1 = 10;
oper.Num2 = 5;
Console.WriteLine(oper.GetResult());
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("发生异常：" + e.Message);
}
}
类图
讲完简单工厂模式后，简简单单复现一下类图：
(之前线画错了，下图已更正)
小小知识点
- 接口：强调“做什么”，即接口定义了对象应该做什么，而不关心它是如何做的。
- 虚方法：强调“如何做”，即基类提供了一种实现方式，但允许派生类根据需要进行修改。
参考资料
- 熟读并反复背诵大话设计模式-程杰出版
