.NET設計模式(2): 工廠方法模式

工廠方法模式（Factory Method Pattern）

介紹：
在簡單工廠模式中，我們提到，工廠方法模式是簡單工廠模式的一個延伸，它屬於Gof23中設計模式的創建型設計模式。它解決的仍然是軟件設計中與創建對象有關的問題。它可以更好的處理客戶的需求變化。

引入
我們繼續來說"new"的問題，我們在簡單工廠模式中，將實例化對象的工作推遲到了專門負責創建對象的工廠類中，這樣，在我們事先預知的情況下，可以根據我們的需要動態創建產品類。但是，我們的預知是有限的，客戶的變化可能是無限的。所以，就出現了問題，一旦客戶的變化超越了我們的預知，我們就必須修改我們的源代碼了。這是設計模式所不允許的，怎麼辦呢？工廠方法模式正是解決此類問題的。
問題：具體工廠類的創建工作不能滿足我們的要求了，創建的工作變化了
解決思路：哪裏變化，封裝哪裏。把具體工廠封裝起來。

定義
工廠方法模式又稱爲工廠模式，也叫虛擬構造器（Virtual Constructor）模式或者多態工廠模式（Polymorphic Factory）,在工廠方法模式中，父類負責定義創建對象的公共接口，而子類則負責生成具體的對象，這樣做的目的是將類的實例化操作延遲到子類中完成，即由子類來決定究竟應該實例化（創建）哪一個類。

意圖
定義一個用戶創建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類，工廠方法模式使一個類的實例化延遲到其子類。

參與者

• 抽象產品角色（Product）
  定義產品的接口
• 具體產品角色（ConcreteProduct）
  實現接口Product的具體產品類
• 抽象工廠角色（Creator）
  聲明工廠方法（FactoryMethod），返回一個產品
• 真實的工廠（ConcreteCreator）
  實現FactoryMethod工廠方法，由客戶調用，返回一個產品的實例

工廠方法模式UML圖


現實生活中的例子
爲了方便大家理解，我仍然舉穿衣服方面的一個例子。這個例子與簡單工廠模式中的那個例子有些不同。
據說清朝有個皇帝穿衣非常的奢侈，每種衣服（具體產品類）由一宮女（具體工廠類）專門負責，這樣一來，每增加一種衣服（具體產品類），就要多出一個宮女（具體工廠類），但是他們各負其責，互不影響。皇帝之所以這樣做，是因爲針對穿衣服這件事來說，可擴展性是非常強的（）。

分析
實現的功能：可以根據皇帝的要求，動態的創建（由宮女去拿）已存在的具體產品（衣服），如果皇帝的要求太苛刻，這種衣服還沒有，只需要增加一個宮女，一個衣服就能夠滿足他的要求了。每個宮女只負責一種衣服（高內聚），要增加一種衣服，對於以前的所有宮女與衣服來說，都不會受到影響（設計模式中所期望的）。說到這裏，是不是明白了工廠方法模式所能解決的問題及其應用了？呵呵。。你一定在想，比簡單工廠模式靈活性高吧。。

抽象工廠角色代碼

 1namespace FactoryMethod
 2{
 3    /**//// <summary>
 4    /// 抽象工廠類,定義產品的接口
 5    /// </summary>
 6    public interface IFactory
 7    {
 8        ICoat CreateCoat();
 9    }
10}

抽象產品角色代碼

 1namespace FactoryMethod
 2{
 3    /**//// <summary>
 4    /// 抽象產品類
 5    /// </summary>
 6    public interface ICoat
 7    {
 8        void ShowCoat();
 9    }
10}

具體工廠角色代碼

 1namespace FactoryMethod
 2{
 3    /**//// <summary>
 4    /// 具體工廠類:用於創建商務上衣類
 5    /// </summary>
 6    public class BusinessFactory:IFactory
 7    {        
 8        public ICoat CreateCoat()
 9        {
10            return new BusinessCoat();
11        }
12    }
13
14    /**//// <summary>
15    /// 具體工廠類,用於創建時尚上衣
16    /// </summary>
17    public class FashionFactory : IFactory
18    {
19        public ICoat CreateCoat()
20        {
21            return new FashionCoat();
22        }
23    }
24}

具體產品角色代碼

 1namespace FactoryMethod
 2{
 3    /**//// <summary>
 4    /// 具體產品類,商務上衣類
 5    /// </summary>
 6    public class BusinessCoat:ICoat
 7    {
 8        public void ShowCoat()
 9        {
10            Console.WriteLine("這件是商務上衣");
11        }
12    }
13
14    /**//// <summary>
15    /// 具體產品類,時尚上衣類
16    /// </summary>
17    public class FashionCoat : ICoat
18    {
19        public void ShowCoat()
20        {
21            Console.WriteLine("這件是時尚上衣");
22        }
23    }
24}
25

客戶端代碼

 1namespace FactoryMethod
 2{
 3    /**//// <summary>
 4    /// 客戶端代碼
 5    /// </summary>
 6    class Client
 7    {
 8        static void Main(string[] args)
 9        {
10            //爲了方便以後修改,將工廠類的類名寫在應用程序配置文件中
11            string factoryName = ConfigurationManager.AppSettings["FactoryName"];
12          
13            IFactory factory = (IFactory)Assembly.Load("ConcreteFactory").CreateInstance("FactoryMethod." + factoryName);
14            
15            ICoat coat = factory.CreateCoat();
16            //顯示你要的上衣
17            coat.ShowCoat();
18        }
19    }
20}

客戶端代碼需要注意的兩個地方：
1，把具體工廠類類名稱寫在了應用程序配置文件中，方便修改
2，用到了反射，利用.NET提供的反射可以根據類名來創建它的實例，非常方便


由反射想到的：
下面這一段內容不是計劃要寫的。
如果在具體工廠中，每次new的對象都是一個，而且這些類是繼承自抽象產品接口的，那麼我們用簡單工廠模式也可以實現動態的增加具體產品類。這樣來做，在簡單工廠模式中最核心的部分----工廠類不要根據傳來的條件去動態創建產品類，利用反射機制去創建。把要實例化的類名放在應用程序配置文件中，呵呵。。這樣利用.NET特有的反射就可以用簡單工廠模式解決更多的問題了，工廠方法模式的一部分問題也是可以通過“這樣的簡單工廠模式”解決的，在需要增加具體產品類時，不用增加具體工廠，是不是簡單一些呀。下去試一下。。。

優點：

• 基於工廠角色和產品角色的多態性設計是工廠方法模式的關鍵。它能夠使工廠可以自主確定創建何種產品對象。而且如何創建一個具體產品的細節完全封裝在具體工廠內部，符合高內聚，低耦合。
• 在系統中加入新產品時，無需修改抽象工廠和抽象產品提供的接口，無需修改客戶端，也無需修改其他的具體工廠和具體產品，很好的利用了封裝和委託。

缺點：

• 在添加新產品時，需要編寫新的具體產品類（其實這不算一個缺點，因爲這是不可避免的），要增加與之對應的具體工廠類。

應用情景：

• 類不知道自己要創建哪一個對象時
• 類用它的子類來指定創建哪個對象
• 當類將創建對象的職責委託給多個幫助子類中的某一個，並且你希望將哪一個幫助子類是代理者這一信息局部化的時候  

工廠方法模式在ASP.NET HTTP通道中的應用，TerryLee在他的那篇文件中寫的非常好，推薦去看一下。

參考資料

• 《深入淺出設計模式(C#/Java版) 》 清華大學出版社 
• MSDN Webcast  C#面向對象設計模式縱橫談 李建忠老師

源程序下載：
            http://www.cnblogs.com/Files/bit-sand/FactoryMethod.rar