【设计模式】-工厂模式

关联

  在简单工厂模式中只提供一个工厂类，该工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置，它需要知道每一个产品对象的创建细节，并决定何时实例化哪一个产品类。简单工厂模式最大的缺点是当有新产品要加入到系统中时，必须修改工厂类，需要在其中加入必要的业务逻辑，这违背了“开闭原则”。此外，在简单工厂模式中，所有的产品都由同一个工厂创建，工厂类职责较重，业务逻辑较为复杂，具体产品与工厂类之间的耦合度高，严重影响了系统的灵活性和扩展性，而工厂方法模式则可以很好地解决这一问题。

定义

工厂方法模式(Factory Method Pattern)：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern)，又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。

类图

角色

      Product（抽象产品）：它是定义产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的公共父类。代码以计算器的简单实现为例：

    /// <summary>    /// 运算类    /// </summary>    class Operation    {        private double _numberA = 0;        private double _numberB = 0;        public double NumberA        {            get { return _numberA; }            set { _numberA = value; }        }        public double NumberB        {            get { return _numberB; }            set { _numberB = value; }        }        /// <summary>        /// 得到运算结果        /// </summary>        /// <returns></returns>        public virtual double GetResult()        {            double result = 0;            return result;        }    }

      ConcreteProduct（具体产品）：它实现了抽象产品接口，某种类型的具体产品由专门的具体工厂创建，具体工厂和具体产品之间一一对应。

    /// <summary>    /// 加法类    /// </summary>    class OperationAdd : Operation    {        public override double GetResult()        {            double result = 0;            result = NumberA + NumberB;            return result;        }    }    /// <summary>    /// 减法类    /// </summary>    class OperationSub : Operation    {        public override double GetResult()        {            double result = 0;            result = NumberA - NumberB;            return result;        }    }    /// <summary>    /// 乘法类    /// </summary>    class OperationMul : Operation    {        public override double GetResult()        {            double result = 0;            result = NumberA * NumberB;            return result;        }    }    /// <summary>    /// 除法类    /// </summary>    class OperationDiv : Operation    {        public override double GetResult()        {            double result = 0;            if (NumberB == 0)                throw new Exception("除数不能为0。");            result = NumberA / NumberB;            return result;        }    }

       Factory（抽象工厂）：在抽象工厂类中，声明了工厂方法(Factory Method)，用于返回一个产品。抽象工厂是工厂方法模式的核心，所有创建对象的工厂类都必须实现该接口。抽象工厂可以是接口，也可以是抽象类或者具体

    /// <summary>    /// 工厂方法    /// </summary>    interface IFactory    {        Operation CreateOperation();    }

      ConcreteFactory（具体工厂）：它是抽象工厂类的子类，实现了抽象工厂中定义的工厂方法，并可由客户端调用，返回一个具体产品类的实例。

    /// <summary>    /// 专门负责生产“+”的工厂    /// </summary>    class AddFactory : IFactory    {        public Operation CreateOperation()        {            return new OperationAdd();        }    }    /// <summary>    /// 专门负责生产“-”的工厂    /// </summary>    class SubFactory : IFactory    {        public Operation CreateOperation()        {            return new OperationSub();        }    }    /// <summary>    /// 专门负责生产“*”的工厂    /// </summary>    class MulFactory : IFactory    {        public Operation CreateOperation()        {            return new OperationMul();        }    }    /// <summary>    /// 专门负责生产“/”的工厂    /// </summary>    class DivFactory : IFactory    {        public Operation CreateOperation()        {            return new OperationDiv();        }    }

总结

   工厂方法模式是简单工厂模式的延伸，它继承了简单工厂模式的优点，同时还弥补了简单工厂模式的不足。工厂

方法模式是使用频率最高的设计模式之一，是很多开源框架和API类库的核心模式。

 

优点      

   (1) 在工厂方法模式中，工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化

这一细节，用户只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心创建细节，甚至无须知道具体产品类的类名。

   (2) 基于工厂角色和产品角色的多态性设计是工厂方法模式的关键。它能够让工厂可以自主确定创建何种产品

对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部。工厂方法模式之所以又被称为多态工厂模式，就正是

因为所有的具体工厂类都具有同一抽象父类。

   (3) 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”。

 

缺点

  (1) 在添加新产品时，需要编写新的具体产品类，而且还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的个数将成对

增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，有更多的类需要编译和运行，会给系统带来一些额外的开销。

   (2) 由于考虑到系统的可扩展性，需要引入抽象层，在客户端代码中均使用抽象层进行定义，增加了系统的抽象

性和理解难度，且在实现时可能需要用到DOM、反射等技术，增加了系统的实现难度。

 

适用场景

   (1) 客户端不知道它所需要的对象的类。在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道

所对应的工厂即可，具体的产品对象由具体工厂类创建，可将具体工厂类的类名存储在配置文件或数据库中。

   (2) 抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象。在工厂方法模式中，对于抽象工厂类只需要提供一个创建产品

的接口，而由其子类来确定具体要创建的对象，利用面向对象的多态性和里氏代换原则，在程序运行时，子类对象

将覆盖父类对象，从而使得系统更容易扩展。

结语

工厂方法模式通过引入工厂等级结构，解决了简单工厂模式中工厂类职责太重的问题，但由于工厂方法模式中的每个

工厂只生产一类产品，可能会导致系统中存在大量的工厂类，势必会增加系统的开销。在工厂模式的基础上还可以继

续改进，那便是我们下篇博客要介绍的抽象工厂。