设计模式——工厂方法模式
1. 简介
工厂方法模式（Factory Method Pattern）也称为工厂模式，又称为虚拟构造器模式或多态模式。
在工厂方法模式中，工厂父类负责定义创建产品对象的公共接口，而工厂子类则负责生成具体的产品对象，这样做的目的是将产品类的实例化操作延迟到工厂子类中完成，即通过工厂子类来确定究竟应该实例化哪一个具体产品类。
工厂方法模式主要类：
-
Product抽象产品类（或是接口），派生出所有的具体产品类
ConcreteProductA、ConcreteProductA…… -
ConcreteProduct 具体产品类，继承于
Product抽象类 -
Factory 抽象工厂接口，所有的具体工厂类都是实现该接口
-
ConcreteFactory 具体工厂，实现了
Factory接口,创建具体的产品对象
2. 示例1-计算器重构
2.1 背景说明
在设计模式——简单工厂模式一文中，使用简单工厂模式创建了一个简单的四则计算器，
我们需要一个抽象的Operation父类，派生出四个加减乘除子类
在工厂中根据传入的符号参数，生成不同的运行类。
但是问题也就来了，若是添加一个新的运行类，我们依旧可以继承于Operation抽象父类，override运算方法，然后在工厂中添加一个新的分支，创建该运算类。
那么问题就来了！按照设计原则——开闭原则，我们应该开放扩展，关闭修改。在这里，我们扩展了运算方法，但是同时也对Factory类进行了修改，这明显不符合开闭原则啊！
其实这就是简单工厂模式的缺点。
为了解决这个缺点，我们引入工厂方法模式。（事实上，简单工厂模式是工厂方法模式的简化版，而不是因为简单工厂模式有缺点才演变为工厂方法模式的）
我们对在简单工厂模式中实现的计算器进行进一步的重构
2.2 代码重构
提取出工厂接口：IFactory,分别创建每个运行类的工厂类AddFactory,SubFactory,MulFactory,DivFactory。
//工厂接口：抽象工厂
public interface IFactory
{
Operation CreateOperation();
}
//加法运行工厂：具体工厂
public class AddFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationAdd();
}
}
//减法运行工厂：具体工厂
public class SubFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationSub();
}
}
//乘法运行工厂：具体工厂
public class MulFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationMul();
}
}
//除法运行工厂：具体工厂
public class DivFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationDiv();
}
}
这时我们在客户端，可以这样使用：
static void Main(string[] args)
{
//创建一个具体的工厂对象：加法工厂对象
IFactory addFactory = new AddFactory();
//使用加法工厂对象创建加法运算类
Operation addOper = addFactory.CreateOperation();
addOper.NumA = 2;
addOper.NumB = 3;
Console.WriteLine(addOper.GetResult());//print:5
Console.ReadKey();
}
其实到这里是可以发现，经过重构后的代码，每个具体运算类都有一个相应的工厂类
若是需要添加一个新的运行符，则我们只需要创建一个新的具体工厂类XXXFactory，实现抽象工厂接口IFactory，同时再创建新的运算符实现类XXX，继承于运算抽象父类Operation。这样就可以在不修改程序中的现有的类的情形下，实现对程序的扩展！满足了开闭原则，避免了简单工厂模式的缺点！
工厂方法模式实现时，客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类，选择判断的问题还是存在的，也就是说，工厂方法把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端代码来进行。你想要加功能，本来是改工厂类的，而现在是修改客户端
2.3 程序类图
3. 示例2-模拟多功能日记记录器
3.1 背景说明
示例来源于《设计模式实训-第二版》
某系统日志记录器要求支持多种日志记录方式，如文件日志记录（FileLog）、数据库日志记录（DatabaseLog）等，且用户可以根据要求动态选择日志记录方式，现使用工厂方法模式设计该系统。
这里我为什么要用这个示例？ 因为在实际开发中，一些框架和程序包都是按照工厂方法模式开发的，包括日志框架。
其实你想一想，使用的一些框架和程序包的调用，是不是都先是创建一个ConcreteFactory对象（或者Creator对象），之后使用该具体工厂对象创建ConcreteProduct对象
3.2 代码实现
①抽象产品和具体产品的实现代码
//抽象产品：日志记录器总接口（使用抽象类也可以）
public interface ILog
{
void WriteLog();
}
//具体产品:文件日志记录器
public class FileLog : ILog
{
public void WriteLog()
{
Console.WriteLine("记录日志于日志文件中");
}
}
//具体产品：数据库日志记录器
public class DatabaseLog : ILog
{
public void WriteLog()
{
Console.WriteLine("记录日志于日志数据库中");
}
}
②抽象工厂和具体工厂的实现代码
//抽象工厂：日志记录器工厂
public interface ILogFactory
{
ILog CreateLog();
}
//具体工厂：文件日记记录器工厂
public class FileLogFactory : ILogFactory
{
public ILog CreateLog()
{
return new FileLog();
}
}
//具体工厂：数据库日记记录器工厂
public class DatabaseLogFactory : ILogFactory
{
public ILog CreateLog()
{
return new DatabaseLog();
}
}
③客户端代码
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//创建一个具体的工厂对象：FileLogFactory
ILogFactory logFac = new FileLogFactory();
//由工厂对象，创建产品对象：FileLog
//FileLog log = logFac.CreateLog() as FileLog;
ILog log = logFac.CreateLog();
log.WriteLog();//print:记日志于日志文件中
Console.ReadKey();
}
}
3.3 程序类图
4. 总结分析
4.1 优点
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当调用者需要一个具体产品对象，只要使用该具体产品的具体工厂创建该对象即可。调用者不需要知道具体产品对象是怎么创建的
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便于扩展：使用工厂方法模式的另一个优点是在系统中加入新产品时，无须修改抽象工厂和抽象产品提供的接口，无须修改客户端，也无须修改其他的具体工厂和具体产品，而只要添加一个具体工厂和具体产品就可以了。这样，系统的可扩展性也就变得非常好，完全符合“开闭原则”。
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工厂方法模式是平行的类层次结构
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什么是平行的类层次结构？简单的说，假如有两个类的层次，其中一个层次中的类在另外一个层次中都有相对应的类，则称这两个类层次是平行的类层次结构。工厂方法模式就是平行的类层次结构。这里可以看UML图，非常明显！工厂类层次和产品类层次就是平行的。
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这种平行的类层次结构用来干什么呢？主要用来把一个类层次中的某些行为分离出来，让类层次中的类把原本属于自己的职责，委托给分离出来的类去实现，从而使得类层次本身变得更简单，更容易扩展和复用。
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4.2 缺点
- 扩展系统的时候，一旦添加一个具体产品类，则必须同时添加一个相应的具体工厂类。所以系统中类的添加是成对的添加，一定程度上造成系统繁杂。
4.3 适应场合
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工厂方法模式是new一个对象的替代品。所以其实在需要大量实例化对象的地方都是可以使用的。
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实际中开发中，工厂方法主要用于工具包和框架中
4.4 其他说明
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为什么工厂方法模式也称为多态工厂模式？工厂接口的有不同的实现（也就是多态），换一句说也就是具体工厂类都有同一个工厂接口。
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工厂方法模式的简化：若是产品对象较少，可以使用一个具体工厂类（包含一个静态的工厂方法）根据参数去创建所有的具体产品，这就是所谓的简单工厂模式。
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注意简单工厂模式就是通过参数化工厂方法实现的。参数化工厂方法具体指：通过给工厂方法传递参数，让工厂方法根据参数创建不同的产品对象。
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详细可参考《研磨设计模式》
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