【23种设计模式】工厂方法模式（二）

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：

• 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
  

• 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。

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。