设计模式 - 工厂模式
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了设计模式 - 工厂模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
工厂模式是创建型模式之一，其主要功能都是帮助我们把对象的实例化部分分离出来，降低系统中代码耦合度，增强了系统的扩展性，并将对象的创建过程延迟到子类进行
工厂模式
分类：
- 简单工厂模式（Simple Factory）：只有一个工厂，通过向工厂传参来选择工厂所要生产的产品
- 工厂方法模式（Factory Method）：允许多个工厂，但一个工厂只生产一种产品，通过不同的工厂类型来选择所要生产的产品
- 抽象工厂模式（Abstract Factory）：允许多个工厂，一个工厂允许生产多种产品，通过工厂实例的不同方法来选择所要生产的产品
博文 / Github源码：
简单工厂模式
含义：只有一个工厂类，客户端向工厂传递所需产品名，工厂生产产品交予客户
实现过程：
- 理论性：创建产品的抽象类做为产品基类，产品类（派生类）继承该基类并实现各自方法。工厂类 负责接收客户端传入的参数（产品名），根据参数选择对应产品类进行实例化，最终返回给客户端
- 比喻：客户去印刷厂印刷书籍，客户只需要告诉印刷厂其需求（书名、材质 ..），印刷厂根据该需求选择印刷对应的书籍，最终交予客户
优缺点：
- 优点：
- 客户端无须知道所创建的具体产品类的创建细节，只需将产品名参数传递到工厂类即可实现创建并使用
- 添加新类即可实现新产品的类，无需对客户端进行大改动
- 缺点：
- 随着产品的增加，对应产品类数量增加，增加了系统复杂度
- 新增加产品类都会修改工厂类，违背 “开闭原则”
- 由于工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响
项目示例：
简单工厂模式实现加减乘除运算，工厂类OperationFactory 根据传入的运算符字符("+"、"-" ..)，自动选择实例化的运算类并返回，实现计算：
// 运算基类（抽象产品类）：
// --------------------
public class Operation
{
public double NumberA { get; set; }
public double NumberB { get; set; }
public virtual double GetResult()
{
double result = 0;
return result;
}
}
// 运算符派生类（具体产品类）：
// ------------------------
class OperationAdd : Operation
{
public override double GetResult()
{
double result = 0;
result = NumberA + NumberB;
return result;
}
}
class OperationSub : Operation
{
public override double GetResult()
{
double result = 0;
result = NumberA - NumberB;
return result;
}
}
class OperationMul : Operation
{
public override double GetResult()
{
double result = 0;
result = NumberA * NumberB;
return result;
}
}
class OperationDiv : Operation
{
public override double GetResult()
{
double result = 0;
if (NumberB == 0)
throw new Exception("除数不可为 0");
result = NumberA / NumberB;
return result;
}
}
// 工厂类：
// ------
public class OperationFactory
{
public static Operation CreateOperate(string operate)
{
//根据传入的参数operate选择实例化的类
Operation oper = null;
switch (operate)
{
case "+":
oper = new OperationAdd();
break;
case "-":
oper = new OperationSub();
break;
case "*":
oper = new OperationMul();
break;
case "/":
oper = new OperationDiv();
break;
}
return oper;
}
}
// 客户端：
// ------
class Test
{
static void Main(string[] args)
{
//创建运算基类的对象，传入字符串到工厂类，返回对应实类的实例对象
Operation oper;
oper = OperationFactory.CreateOperate("+");
oper.NumberA = 4; oper.NumberB = 2;
double result = oper.GetResult();
Console.WriteLine(result); // 6
oper = OperationFactory.CreateOperate("-");
oper.NumberA = 4; oper.NumberB = 2;
result = oper.GetResult();
Console.WriteLine(result); // 2
oper = OperationFactory.CreateOperate("/");
oper.NumberA = 4; oper.NumberB = 2;
result = oper.GetResult();
Console.WriteLine(result); // 2
}
}UML图
工厂方法模式
含义：允许多个工厂，但一个工厂只生产一种产品，通过不同的工厂类型来选择所要生产的产品。也可以说：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，即使其创建过程延迟到子类进行
实现过程：
- 理论性：创建抽象工厂接口，创建各类产品的工厂类继承该接口并实现各自方法。客户端选择所需产品的工厂，对应工厂实现生产并返还
- 比喻：客户去印刷全彩书刊，需要找到对应的全彩书刊印刷厂，该工厂拥有印刷该类书籍的方法，因此可执行印刷功能并将产品交予客户
优缺点：
- 优点：
- 用户只需关心产品对应工厂而无需知道创建细节、产品名
- 添加新产品只需添加具体工厂类、产品类即可，可拓展性好，符合 “开放封闭原则”
- 由于一个工厂只生产一种产品，因此也符合“单一职责原则”
- 缺点：
- 随着产品的增加，对应工厂类、产品类数量增加，增加了系统复杂度
项目示例：
对上节简单工厂方法的项目示例做修改，实现工厂方法模式：抽象产品类、各运算类保持不变，添加抽象工厂接口，并由该接口派生出各类计算方法的工厂类，客户端通过工厂类即可实现计算功能
#region 上述的运算基类（抽象产品类） + 运算符派生类（具体产品类）
//...
#endregion
// 抽象工厂接口：
// -----------
interface IFactory
{
Operation CreateOperation();
}
// 各运算工厂类：
// -----------
// 加法工厂
class AddFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationAdd();
}
}
// 减法工厂
class SubFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationSub();
}
}
// 乘法工厂
class MulFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationMul();
}
}
// 除法工厂
class DivFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationDiv();
}
}
// 客户端：
// ------
class Test
{
static void Main(string[] args)
{
//用户选择产品对应的工厂进行生产
IFactory operFactory = new AddFactory();
Operation oper = operFactory.CreateOperation();
oper.NumberA = 4; oper.NumberB = 2;
double result = oper.GetResult(); //6
}
}UML图
抽象工厂模式
含义：允许多个工厂，一个工厂允许生产多种产品，通过工厂实例的不同方法来选择所要生产的产品。也可以说：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类
实现过程：
- 理论性：抽象产品接口->具体产品类，抽象工厂接口->具体工厂类，客户端创建工厂、选择生产产品
- 比喻：显示器（抽象产品接口）的产品有苹果显示器、戴尔显示器（具体产品类），主机的产品也有苹果和戴尔；生产电脑设备的工厂（抽象工厂接口）有苹果工厂和戴尔工厂（具体工厂类），客户可以选择苹果或者戴尔电脑工厂，再选择要生产该品牌的显示器或是主机
扩展：
- 产品族：具有相同属性的同类型产品，如戴尔显示器、戴尔主机都属于戴尔
- 产品等级结构：产品的继承结构，如产品抽象类（显示器），其具体产品类有戴尔显示器、苹果显示器，抽象类与产品类之间构成了产品等级结构
优缺点：
- 优点：
- 将一个系列的产品族（戴尔的显示器、主机..）统一到对应工厂进行创建，便于客户端直接使用同一产品族的工厂进行生产操作
- 较比与工厂方法模式，减少了工厂类和具体产品的类添加
- 缺点：
- 产品族扩展困难（例如添加苹果ipad，则需要对产品的抽象、具体类修改，工厂的抽象、具体类修改）
项目示例：
采用抽象工厂模式实现苹果、戴尔电脑的生产工厂：创建两个抽象产品接口（显示器、主机），根据该接口实现具体产品类（苹果显示器、苹果主机、戴尔..）；创建抽象工厂接口（电脑工厂），根据该接口实现具体工厂类（苹果电脑工厂、戴尔电脑工厂）；最终在客户端进行工厂创建、生产产品
// 抽象产品类：
// ----------
// 抽象产品 - 显示器
interface IDisplay
{
void Show();
}
// 抽象产品 - 主机
interface IMainFrame
{
void Open();
}
// 具体产品类：
// ----------
// 具体产品 - 苹果显示器
class AppleDisplay : IDisplay
{
public void Show()
{
Console.WriteLine("苹果显示器正常工作！");
}
}
//具体产品 - 戴尔显示器
class DellDisplay : IDisplay
{
public void Show()
{
Console.WriteLine("戴尔显示器正常工作！");
}
}
// 具体产品 - 苹果主机
class AppleMainFrame : IMainFrame
{
public void Open()
{
Console.WriteLine("苹果主机启动成功！");
}
}
// 具体产品 - 戴尔主机
class DellMainFrame : IMainFrame
{
public void Open()
{
Console.WriteLine("戴尔主机启动成功！");
}
}
// 抽象工厂类：
// ----------
// 抽象电脑工厂
interface IComputerFactory
{
// 生产一个显示器
IDisplay ProduceADisplay();
// 生产一个主机
IMainFrame ProduceAMainFrame();
}
// 具体工厂类：
// ----------
// 具体工厂 - 苹果电脑工厂
class AppleComputerFactory:IComputerFactory
{
public IDisplay ProduceADisplay()
{
return new AppleDisplay();
}
public IMainFrame ProduceAMainFrame()
{
return new AppleMainFrame();
}
}
// 具体工厂 - 戴尔电脑工厂
class DellComputerFactory : IComputerFactory
{
public IDisplay ProduceADisplay()
{
return new DellDisplay();
}
public IMainFrame ProduceAMainFrame()
{
return new DellMainFrame();
}
}
// 客户端：
// ------
class Client
{
static void Main()
{
//创建苹果电脑工厂
IComputerFactory MyAppleFactory = new AppleComputerFactory();
//生产苹果显示器
IDisplay AppleDisplay = MyAppleFactory.ProduceADisplay();
AppleDisplay.Show(); //苹果显示器正常工作！
//创建戴尔电脑工厂
IComputerFactory MyDellFactory = new DellComputerFactory();
//生产戴尔主机
IMainFrame DellMainFrame = MyDellFactory.ProduceAMainFrame();
DellMainFrame.Open(); //戴尔主机启动成功！
}
}UML图
参考
- 《大话设计模式》 - 程杰
- （推荐）简单工厂模式 & 工厂方法模式 & 抽象工厂模式 - 秋风醉了
- 设计模式-简单工厂模式 - LouisvV
- 简单工厂模式、工厂方法模式与抽象工厂模式总结 - 小毛驴
- 简单工厂模式 工厂方法模式 抽象工厂模式对比 - 假程序员
- JAVA设计模式之工厂模式(简单工厂模式+工厂方法模式) - 炸斯特
- 工厂模式 - 菜鸟教程
- 设计模式之三种工厂模式
- 抽象工厂模式C# - 迷鹿
以上是关于设计模式 - 工厂模式的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
设计模式简单工厂模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )