解讀設計模式----抽象工廠模式(AbstractFactory Pattern)

一、模式描述
      我的程序中有需要一系列的對象，比如我們要吃一碗米飯(Rice),要喝一杯咖啡(Coffee)......,要想利用他們，我們就必須在程序中根據用戶要求，然後一個個調用 new 操作符來生成他們，這樣客戶程序就要知道相應的類的信息，生成的代碼顯然不夠靈活。那麼我們可以在代碼中不利用具體的類，而只是說明我們需要什麼，然後就能夠得到我們想要的對象呢？  
      這當然是可以的，根據GOF在《設計模式》一書裏介紹，要創建對象這樣的工作應該是屬於創建型模式完成的。熟悉各種設計模式意圖的朋友就會很快得出結論：“提供一個創建一系列相關或相互依賴對象的接口，而無需指定它們具體的類”，至少“無需指定它們具體的類”符合我們的要求。OK，這就是抽象工廠模式的意圖。

二、模式意圖
      提供一個創建一系列相關或相互依賴對象的接口，而不需指定他們具體的類。

三、模式UML圖：                   
               
四、模式參與者
  抽象工廠（Abstract Factory）角色：擔任這個角色的是工廠方法模式的核心，它是與應用系統商業邏輯無關的。 
  具體工廠（Concrete Factory）角色：這個角色直接在客戶端的調用下創建產品的實例。這個角色含有選擇合適的產品對象的邏輯，而這個邏輯是與應用系統的商業邏輯緊密相關的。
  抽象產品（Abstract Product）角色：擔任這個角色的類是工廠方法模式所創建的對象的父類，或它們共同擁有的接口。
  具體產品（Concrete Product）角色：抽象工廠模式所創建的任何產品對象都是某一個具體產品類的實例。這是客戶端最終需要的東西，其內部一定充滿了應用系統的商業邏輯。

五、模式與反射
     利用設計模式可以使我們的代碼更靈活，更容易擴展，更容易維護。各種面向對象的程序設計語言都提供了基本相同的機制：比如類、繼承、派生、多態等等。但是又有各自的特色，C# 中的反射機制便是一個很重要的工具，好好地利用就可以在實際中發揮很大的作用。
     反射是.NET Framework中的一個非常重要的特性。相信絕大多數的朋友都對其有所瞭解或是已經熟練的應用這項技術。我們需要根據需求去動態的創建一對象的實例，在程序設計中，通常我們會爲了解耦合，把接口的實現對象寫入配置文件，讓工廠自己去一個特定的地方（配置文件）找他應該要實例化的對象（接口的實現對象），通過這樣來實現“依賴注入（Dependency Injection）”。
     本來“依賴注入”需要專門的IOC容器提供，比如Spring.net,Castle這類似的框架產品。而在抽象工廠模式的應用中顯然沒有這麼麻煩，通常的實現就是使用.NET技術‘反射’就可以了。下面是反射的兩種常見應用：
應用一：
         Activator.CreateInstance("類型");
應用二：
         Assembly.Load("程序集名稱").CreateInstance("命名空間.類名稱")；

六、抽象工廠的簡單實現

Entity Code

 

 1namespace DesignPattern.AbstractFactory
 2{
 3    /// <summary>
 4    /// 抽象產品角色
 5    /// </summary>
 6    public interface INews
 7    {
 8        void Insert(News news);
 9        News QueryById(int newsId);
    }

    /// <summary>
    /// 具體產品角色
    /// </summary>
    public class NewsSql:INews
    {
        public void Insert(News news)
        {
            Console.WriteLine("插入新聞到SQL數據庫");
        }

        public News QueryById(int newsId)
        {
            return new News(1, "Hello", " Hello C#!", "beniao");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具體產品角色
    /// </summary>
    public class NewsAccess : INews
    {
        public void Insert(News news)
        {
            Console.WriteLine("插入新聞到Access數據庫");
        }

        public News QueryById(int newsId)
        {
            return new News(1, "Hello", " Hello C#!", "beniao");
        }
    }
}

 

 1namespace DesignPattern.AbstractFactory
 2{
 3    /// <summary>
 4    /// 抽象產品角色
 5    /// </summary>
 6    public interface IUser
 7    {
 8        void Insert(User user);
 9        User QueryById(int userId);
    }

    /// <summary>
    /// 具體產品角色
    /// </summary>
    public class UserSql:IUser
    {
        public void Insert(User user)
        {
            Console.WriteLine("Insert SQL OK!");
        }

        public User QueryById(int userId)
        {
            return new User(1, "beniao", "22");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具體產品角色
    /// </summary>
    public class UserAccess : IUser
    {
        public void Insert(User user)
        {
            Console.WriteLine("Insert Access OK!");
        }

        public User QueryById(int userId)
        {
            return new User(2, "beniao", "23");
        }
    }
}

 

 1namespace DesignPattern.AbstractFactory
 2{
 3    /// <summary>
 4    /// 工廠角色(根據配置文件來確定創建何種對象)
 5    /// </summary>
 6    public class DataAccess
 7    {
 8        public static IUser CreateUser()
 9        {
            string obj = ConfigurationManager.AppSettings["usersql"];
            return (IUser)Assembly.Load("DesignPattern.AbstractFactory").CreateInstance(obj);
        }

        public static INews CreateNews()
        {
            string obj = ConfigurationManager.AppSettings["newssql"];
            return (INews)Assembly.Load("DesignPattern.AbstractFactory").CreateInstance(obj);
        }
    }
***********************************************************************************
    /// <summary>
    /// 如果根據GOF的定義及UML圖,此爲抽象工廠角色
    /// </summary>
    public class Factory
    {
        public  virtual IUser CreateUser() 
        {
            return null;
        }

        public  virtual INews CreateNews()
        {
            return null;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具體的工廠角色
    /// </summary>
    public class SqlFactory:Factory
    {
        public override IUser CreateUser()
        {
            string obj = ConfigurationManager.AppSettings["usersql"];
            return (IUser)Assembly.Load("DesignPattern.AbstractFactory").CreateInstance(obj);
        }

        public override INews CreateNews()
        {
            string obj = ConfigurationManager.AppSettings["newssql"];
            return (INews)Assembly.Load("DesignPattern.AbstractFactory").CreateInstance(obj);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具體的工廠角色
    /// </summary>
    public class AccessFactory : Factory
    {
        public override IUser CreateUser()
        {
            string obj = ConfigurationManager.AppSettings["useracc"];
            return (IUser)Assembly.Load("DesignPattern.AbstractFactory").CreateInstance(obj);
        }

        public override INews CreateNews()
        {
            string obj = ConfigurationManager.AppSettings["newsacc"];
            return (INews)Assembly.Load("DesignPattern.AbstractFactory").CreateInstance(obj);
        } 
    }
}

 

 1namespace DesignPattern.AbstractFactory
 2{
 3    class Program
 4    {
 5        static void Main(string[] args)
 6        {
 7            IUser user = DataAccess.CreateUser();
 8            user.Insert(null);
 9
            INews news = DataAccess.CreateNews();
            news.Insert(null);

            //******************GOF************************

            Factory factory = new SqlFactory();
            factory.CreateNews().Insert(null);
            factory.CreateUser().Insert(null);

            factory = new AccessFactory();
            factory.CreateNews().Insert(null);
            factory.CreateUser().Insert(null);
        }
    }
}

          
七、.NET 2.0中的抽象工廠模式
     .NET 2.0相比.NET 1.1有很大的改進，就在ADO.NET上來說吧，提供了一套新的操作接口。下面我就簡單的介紹下這套接口的設計，在System.Date下提供了IDbConnection 、IDbCommand、IDbDataAdapter以及IDbTransaction這樣一系列接口，通過ProviderFactory來完成具體實現對象的創建，這裏就是抽象工廠模式的一個應用。示意性代碼：

 1public IDbConnection CreateConnection()
 2{
 3    IDbConnection conn = null;
 4    try
 5    {
 6        conn = (IDbConnection)Activator.CreateInstance(_connectionTypes[(int)_provider]);
 7    }
 8    catch(TargetInvocationException e)
 9    {
        throw new Exception(e.Message);
    }
    return conn;
}

public IDbConnection CreateConnection(string connectionString)
{
    IDbConnection conn = null;
    object[] param ={ connectionString };
    try
    {
        conn = (IDbConnection)Activator.CreateInstance(_connectionTypes[(int)_provider], param);
    }
    catch (TargetInvocationException e)
    {
        throw new Exception(e.Message);
    }
    return conn;
}

     在_connectionTypes數組裏存放的是IDbConnection接口的具體實現類型，如下：

private static Type[] _connectionTypes = new Type[] { typeof(OleDbConnection), typeof(SqlConnection) };

由於Command,DataAdapter等對象的代碼都和上面很相似，這裏就不作過多解釋，我把代碼貼到下面，有興趣的看看：

ProviderFactory

      關於.NET 2.0的這一知識點不瞭解的朋友可以下載Web Cast課程進行學習。本文就簡單的介紹這些。

七、.NET 2.0中的新ADO.NET操作接口應用示例
     建立一ASP.NET網站項目，在默認的Default.aspx裏放置一個GridView控件便OK。這裏以MSSQL 2000裏的Northwind數據庫作爲示例數據庫，查詢出訂單表的數據呈現在aspx頁面上，進入後臺代碼文件（.cs文件）：

 1public partial class _Default : System.Web.UI.Page 
 2{
 3    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
 4    {
 5        string connectionString="Data Source=.;Initial Catalog=Northwind;user id=sa;password=;";
 6        string cmdText = "select * from orders";
 7
 8        ProviderFactory factory = new ProviderFactory(ProviderType.SqlClient);
 9        IDbConnection conn = factory.CreateConnection(connectionString);
        IDbDataAdapter sda = factory.CreateDataAdapter(cmdText, conn);
        DataSet ds = new DataSet();
        sda.Fill(ds);
        this.GridView1.DataSource = ds.Tables[0];
        this.GridView1.DataBind();
    }
}

      ProviderFactory擔任着工廠的角色，負責創建如IDbConnection、IDbCommand等一系列的產品。如上，我們拿到了工廠角色，通過工廠角色的CreateConnection就創建到了一個基於抽象產品角色IDbConnection接口的實現對象（具體是什麼實現對象我們暫不管）。
     .NET 2.0提供了這一套操作接口，對於程序實現上就更加靈活了，更是強調了使用“依賴接口/抽象編程”的思想。 

示例程序代碼下載
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