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實例解析C#設計模式編程中簡單工廠模式的使用

 更新時間:2016年02月17日 12:06:34   作者:LearningHard  
這篇文章主要介紹了C#設計模式編程中簡單工廠模式的使用,文中也舉了在.NET框架下簡單工廠模式的實現(xiàn)例子,需要的朋友可以參考下

簡單工廠模式的介紹
  說到簡單工廠,自然的第一個疑問當然就是什么是簡單工廠模式了? 在現(xiàn)實生活中工廠是負責生產(chǎn)產(chǎn)品的,同樣在設計模式中,簡單工廠模式我們也可以理解為負責生產(chǎn)對象的一個類, 我們平常編程中,當使用"new"關鍵字創(chuàng)建一個對象時,此時該類就依賴與這個對象,也就是他們之間的耦合度高,當需求變化時,我們就不得不去修改此類的源碼,此時我們可以運用面向?qū)ο螅∣O)的很重要的原則去解決這一的問題,該原則就是——封裝改變,既然要封裝改變,自然也就要找到改變的代碼,然后把改變的代碼用類來封裝,這樣的一種思路也就是我們簡單工廠模式的實現(xiàn)方式了。下面通過一個現(xiàn)實生活中的例子來引出簡單工廠模式。

  在外面打工的人,免不了要經(jīng)常在外面吃飯,當然我們也可以自己在家做飯吃,但是自己做飯吃麻煩,因為又要自己買菜,然而,出去吃飯就完全沒有這些麻煩的,我們只需要到餐館點菜就可以了,買菜的事情就交給餐館做就可以了,這里餐館就充當簡單工廠的角色,下面讓我們看看現(xiàn)實生活中的例子用代碼是怎樣來表現(xiàn)的。

例子
自己做飯的情況:

/// <summary>
  /// 自己做飯的情況
  /// 沒有簡單工廠之前,客戶想吃什么菜只能自己炒的
  /// </summary>
  public class Customer
  {
    /// <summary>
    /// 燒菜方法
    /// </summary>
    /// <param name="type"></param>
    /// <returns></returns>
    public static Food Cook(string type)
    {
      Food food = null;
      // 客戶A說:我想吃西紅柿炒蛋怎么辦?
      // 客戶B說:那你就自己燒啊
      // 客戶A說: 好吧,那就自己做吧
      if (type.Equals("西紅柿炒蛋"))
      {
        food = new TomatoScrambledEggs();
      }
      // 我又想吃土豆肉絲, 這個還是得自己做
      // 我覺得自己做好累哦,如果能有人幫我做就好了?
      else if (type.Equals("土豆肉絲"))
      {
        food = new ShreddedPorkWithPotatoes();
      }
      return food;
    }
    static void Main(string[] args)
    {
      // 做西紅柿炒蛋
      Food food1 = Cook("西紅柿炒蛋");
      food1.Print();
      Food food2 = Cook("土豆肉絲");
      food1.Print();
      Console.Read();
    }
  }
 /// <summary>
  /// 菜抽象類
  /// </summary>
  public abstract class Food
  {
    // 輸出點了什么菜
    public abstract void Print();
  }
  /// <summary>
  /// 西紅柿炒雞蛋這道菜
  /// </summary>
  public class TomatoScrambledEggs : Food
  {
    public override void Print()
    {
      Console.WriteLine("一份西紅柿炒蛋!");
    }
  }
  /// <summary>
  /// 土豆肉絲這道菜
  /// </summary>
  public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food
  {
    public override void Print()
    {
      Console.WriteLine("一份土豆肉絲");
    }
  }

自己做飯,如果我們想吃別的菜時,此時就需要去買這種菜和洗菜這些繁瑣的操作,有了餐館(也就是簡單工廠)之后,我們就可以把這些操作交給餐館去做,此時消費者(也就是我們)對菜(也就是具體對象)的依賴關系從直接變成的間接的,這樣就是實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牧硪粋€原則——降低對象之間的耦合度,下面就具體看看有了餐館之后的實現(xiàn)代碼(即簡單工廠的實現(xiàn)):

/// <summary>
  /// 顧客充當客戶端,負責調(diào)用簡單工廠來生產(chǎn)對象
  /// 即客戶點菜,廚師(相當于簡單工廠)負責燒菜(生產(chǎn)的對象)
  /// </summary>
  class Customer
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      // 客戶想點一個西紅柿炒蛋   
      Food food1 = FoodSimpleFactory.CreateFood("西紅柿炒蛋");
      food1.Print();
      // 客戶想點一個土豆肉絲
      Food food2 = FoodSimpleFactory.CreateFood("土豆肉絲");
      food2.Print();
      Console.Read();
    }
  }
  /// <summary>
  /// 菜抽象類
  /// </summary>
  public abstract class Food
  {
    // 輸出點了什么菜
    public abstract void Print();
  }
  /// <summary>
  /// 西紅柿炒雞蛋這道菜
  /// </summary>
  public class TomatoScrambledEggs : Food
  {
    public override void Print()
    {
      Console.WriteLine("一份西紅柿炒蛋!");
    }
  }
  /// <summary>
  /// 土豆肉絲這道菜
  /// </summary>
  public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food
  {
    public override void Print()
    {
      Console.WriteLine("一份土豆肉絲");
    }
  }
  /// <summary>
  /// 簡單工廠類, 負責 炒菜
  /// </summary>
  public class FoodSimpleFactory
  {
    public static Food CreateFood(string type)
    {
      Food food = null;
      if (type.Equals("土豆肉絲"))
      {
        food= new ShreddedPorkWithPotatoes();
      }
      else if (type.Equals("西紅柿炒蛋"))
      {
        food= new TomatoScrambledEggs();
      }
      return food;
    }
  }

此外,這里還有一個反射實現(xiàn)簡單工廠模式的例子:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Reflection;

namespace ConsoleApplication1
{
  public interface IFruit
  {
  }

  public class Orange : IFruit
  {
    public Orange()
    {
      Console.WriteLine("An orange is got!");
    }
  }

  public class Apple : IFruit
  {
    public Apple()
    {
      Console.WriteLine("An apple is got!");
    }
  }

  public class FruitFactory
  {
    private static FruitFactory _instance = new FruitFactory();
    public static FruitFactory Instance
    {
      get { return _instance; }
    }

    public IFruit MakeFruit(string Name)
    {
      IFruit MyFruit = null;
      try
      {
        Type type = Type.GetType(Name, true);
        MyFruit = (IFruit)Activator.CreateInstance(type);
      }
      catch (TypeLoadException e)
      {
        Console.WriteLine("I dont know this kind of fruit,exception caught - {0}", e.Message);
      }
      return MyFruit;
    }
  }

  public class Test
  {
    static void Main()
    {
      string FruitName = Console.ReadLine();
      FruitFactory.Instance.MakeFruit("ConsoleApplication1." + FruitName);
    }
  }
}

優(yōu)點與缺點
  看完簡單工廠模式的實現(xiàn)之后,你和你的小伙伴們肯定會有這樣的疑惑(因為我學習的時候也有)——這樣我們只是把變化移到了工廠類中罷了,好像沒有變化的問題,因為如果客戶想吃其他菜時,此時我們還是需要修改工廠類中的方法(也就是多加case語句,沒應用簡單工廠模式之前,修改的是客戶類)。我首先要說:你和你的小伙伴很對,這個就是簡單工廠模式的缺點所在(這個缺點后面介紹的工廠方法可以很好地解決),然而,簡單工廠模式與之前的實現(xiàn)也有它的優(yōu)點:

簡單工廠模式解決了客戶端直接依賴于具體對象的問題,客戶端可以消除直接創(chuàng)建對象的責任,而僅僅是消費產(chǎn)品。簡單工廠模式實現(xiàn)了對責任的分割。
簡單工廠模式也起到了代碼復用的作用,因為之前的實現(xiàn)(自己做飯的情況)中,換了一個人同樣要去在自己的類中實現(xiàn)做菜的方法,然后有了簡單工廠之后,去餐館吃飯的所有人都不用那么麻煩了,只需要負責消費就可以了。此時簡單工廠的燒菜方法就讓所有客戶共用了。(同時這點也是簡單工廠方法的缺點——因為工廠類集中了所有產(chǎn)品創(chuàng)建邏輯,一旦不能正常工作,整個系統(tǒng)都會受到影響,也沒什么不好理解的,就如事物都有兩面性一樣道理)
雖然上面已經(jīng)介紹了簡單工廠模式的缺點,下面還是總結(jié)下簡單工廠模式的缺點:

工廠類集中了所有產(chǎn)品創(chuàng)建邏輯,一旦不能正常工作,整個系統(tǒng)都會受到影響(通俗地意思就是:一旦餐館沒飯或者關門了,很多不愿意做飯的人就沒飯吃了)
系統(tǒng)擴展困難,一旦添加新產(chǎn)品就不得不修改工廠邏輯,這樣就會造成工廠邏輯過于復雜。
了解了簡單工廠模式之后的優(yōu)缺點之后,我們之后就可以知道簡單工廠的應用場景了:

當工廠類負責創(chuàng)建的對象比較少時可以考慮使用簡單工廠模式()
客戶如果只知道傳入工廠類的參數(shù),對于如何創(chuàng)建對象的邏輯不關心時可以考慮使用簡單工廠模式

簡單工廠模式UML圖
簡單工廠模式又叫靜態(tài)方法模式(因為工廠類都定義了一個靜態(tài)方法),由一個工廠類根據(jù)傳入的參數(shù)決定創(chuàng)建出哪一種產(chǎn)品類的實例(通俗點表達:通過客戶下的訂單來負責燒那種菜)。簡單工廠模式的UML圖如下:

2016217120401719.png (934×349)

.NET中簡單工廠模式的實現(xiàn)
  介紹完了簡單工廠模式之后,我學習的時候就像:.NET類庫中是否有實現(xiàn)了簡單工廠模式的類呢?后面確實有,.NET中System.Text.Encoding類就實現(xiàn)了簡單工廠模式,該類中的GetEncoding(int codepage)就是工廠方法,具體的代碼可以通過Reflector反編譯工具進行查看,下面我也貼出該方法中部分代碼:

public static Encoding GetEncoding(int codepage)
{
  Encoding unicode = null;
  if (encodings != null)
  {
    unicode = (Encoding) encodings[codepage];
  }
  if (unicode == null)
  {
    object obj2;
    bool lockTaken = false;
    try
    {
      Monitor.Enter(obj2 = InternalSyncObject, ref lockTaken);
      if (encodings == null)
      {
        encodings = new Hashtable();
      }
      unicode = (Encoding) encodings[codepage];
      if (unicode != null)
      {
        return unicode;
      }
      switch (codepage)
      {
        case 0:
          unicode = Default;
          break;
        case 1:
        case 2:
        case 3:
        case 0x2a:
          throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Argument_CodepageNotSupported", new object[] { codepage }), "codepage");
        case 0x4b0:
          unicode = Unicode;
          break;
        case 0x4b1:
          unicode = BigEndianUnicode;
          break;
        case 0x6faf:
          unicode = Latin1;
          break;
        case 0xfde9:
          unicode = UTF8;
          break;
        case 0x4e4:
          unicode = new SBCSCodePageEncoding(codepage);
          break;
        case 0x4e9f:
          unicode = ASCII;
          break;
        default:
          unicode = GetEncodingCodePage(codepage);
          if (unicode == null)
          {
            unicode = GetEncodingRare(codepage);
          }
          break;
      }
      encodings.Add(codepage, unicode);
      return unicode;
    }
}

.NET 中Encoding的UML圖為:

2016217120425194.png (786×271)

Encoding類中實現(xiàn)的簡單工廠模式是簡單工廠模式的一種演變,此時簡單工廠類由抽象產(chǎn)品角色扮演,然而.NET中Encoding類是如何解決簡單工廠模式中存在的問題的呢(即如果新添加一種編碼怎么辦)?在GetEncoding方法里的switch函數(shù)有如下代碼:

switch (codepage)
   {
     .......
  default:
          unicode = GetEncodingCodePage(codepage);
          if (unicode == null)
          {
            unicode = GetEncodingRare(codepage); //當編碼很少見時
          }
          break;
      ......
   }

在GetEncodingRare方法里有一些不常用編碼的實例化代碼,微軟正式通過這個方法來解決新增加一種編碼的問題。(其實也就是列出所有可能的編碼情況),微軟之所以以這樣的方式來解決這個問題,可能是由于現(xiàn)在編碼已經(jīng)穩(wěn)定了,添加新編碼的可能性比較低,所以在.NET 4.5仍然未改動這部分代碼。

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