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C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)

    本筆記摘抄自:https://www.cnblogs.com/PatrickLiu/p/7551373.html,記錄一下學習過程以備後續查用。

    一、引言

    簡單工廠模式并不屬于GoF23裡面的設計模式,其實它屬于一個過渡的模式,這個模式是為了引出下一篇要講的模式:工廠模式。

    二、簡單工廠模式的介紹

    無論是簡單工廠還是複雜工廠,首先它們都是工廠,工廠是幹什麼的呢? 在現實生活中的工廠是負責生産産品的。比如我們要吃餅幹不用自己做,去超市買就好了,因為有工廠已經把餅幹生産好了。生産是工廠的任務,買來吃是我們自己的事,兩者互不幹涉,挺好。

    那麼在面向對象的軟體設計中提到的工廠是什麼意思呢?既然也叫工廠,那肯定也是生産産品的,隻不過這個産品是一個對象的執行個體。在軟體設計中,工廠的概念就是指可以生産某個類型對象執行個體的一個類型。

    有了工廠,如果我們要使用某個類型的執行個體,就直接告訴工廠就行了,它會提供給我們想要的執行個體對象。而具體工廠是怎麼生産的不用我們管,這樣我們也省事了,這就是解耦。在平常程式設計中,當使用”new”關鍵字建立一個對象時,該類就依賴于這個對象,是以它們之間的耦合度比較高。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對象(OOP)很重要的原則去解決這一類的問題,就是封裝變化點。既然要封裝改變點,自然也就要找到變化的代碼,然後把變化的代碼用類來封裝,這樣的一種思路也就是我們簡單工廠模式的實作方式了。

    下面通過一個現實生活中的例子來引出簡單工廠模式:

    生活中,假如自己在家做飯吃,除了要買菜、洗菜、燒菜外,還有煩人的洗碗、刷鍋等。而假如我們去外面吃飯的話,就完全沒有上述這些麻煩,隻需要到餐館點菜付款就可以了,其它的事全部由餐館搞定,此時餐館就充當簡單工廠的角色。

    下面讓我們看看現實生活中的例子用代碼是怎樣來表現的?

    2.1、自己做飯的情況

C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)
C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)
class Program
    {
        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:菜抽象類
        /// </summary>
        public abstract class Food
        {
            //輸出點了什麼菜
            public abstract void Print();
        }

        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:蕃茄炒雞蛋
        /// </summary>
        public class TomatoesWithEggs : Food
        {
            public override void Print()
            {
                Console.WriteLine("一份蕃茄炒蛋。");
            }
        }

        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:洋芋肉絲
        /// </summary>
        public class PotatosWithShreddedPork : Food
        {
            public override void Print()
            {
                Console.WriteLine("一份洋芋肉絲。");
            }
        }

        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:自己做飯的情況
        /// 沒有簡單工廠,自個兒想吃什麼菜隻能自己炒。
        /// </summary>
        public class Oneself
        {
            /// <summary>
            /// 燒菜方法
            /// </summary>
            /// <param name="dishName">菜名</param>
            /// <returns></returns>
            public Food Cook(string dishName)
            {
                Food food = null;
                if (dishName.Equals("蕃茄炒蛋"))
                {
                    food = new TomatoesWithEggs();
                }
                else if (dishName.Equals("洋芋肉絲"))
                {
                    food = new PotatosWithShreddedPork();
                }
                return food;
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            #region 簡單工廠模式:自己做飯的情況
            Oneself oneself = new Oneself();
            var food = oneself.Cook("蕃茄炒蛋");
            food.Print();
            Console.Read();
            #endregion
        }
    }      

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    運作結果如下:

C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)

    2.2、外出就餐的情況

    有了餐館(也就是簡單工廠)之後,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間接的,這樣就實作了面向對象的另一個原則——降低對象之間的耦合度。

C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)
C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)
class Program
    {
        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:菜抽象類
        /// </summary>
        public abstract class Food
        {
            //輸出點了什麼菜
            public abstract void Print();
        }

        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:蕃茄炒雞蛋
        /// </summary>
        public class TomatoesWithEggs : Food
        {
            public override void Print()
            {
                Console.WriteLine("一份蕃茄炒蛋。");
            }
        }

        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:洋芋肉絲
        /// </summary>
        public class PotatosWithShreddedPork : Food
        {
            public override void Print()
            {
                Console.WriteLine("一份洋芋肉絲。");
            }
        }

        /// <summary>
        /// 簡單工廠模式:簡單工廠類,負責燒菜。
        /// </summary>
        public static class FoodSimpleFactory
        {
            public static Food CreateFood(string dishName)
            {
                Food food = null;
                if (dishName.Equals("洋芋肉絲"))
                {
                    food = new PotatosWithShreddedPork();
                }
                else if (dishName.Equals("蕃茄炒蛋"))
                {
                    food = new TomatoesWithEggs();
                }
                return food;
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            #region 簡單工廠模式:外出就餐的情況
            //顧客充當用戶端,負責調用簡單工廠來生産對象。即客戶點菜,廚師(相當于簡單工廠)負責燒菜(生産的對象)。

            //客戶點一份蕃茄炒蛋        
            Food food1 = FoodSimpleFactory.CreateFood("蕃茄炒蛋");
            food1.Print();

            //客戶點一份洋芋肉絲
            Food food2 = FoodSimpleFactory.CreateFood("洋芋肉絲");
            food2.Print();

            Console.Read();
            #endregion
        }
    }      
C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)

    簡單工廠模式在很多時候可以叫做靜态工廠模式(因為工廠類都定義了一個靜态方法),由一個工廠類根據傳入的參數決定建立出哪一種産品類的執行個體(通俗點表達:通過客戶下的訂單來負責燒那道菜)。

    三、優點與缺點

    看完簡單工廠模式的實作之後,很多人肯定會有這樣的疑惑--我們隻是把變化的代碼移到了工廠類中罷了,好像沒有其它的變化了。如果客戶想吃其它菜時,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:大家想的很對,每種設計模式隻會解決一種問題,它們有自己的使用場景,沒有一種模式可以解決所有問題,這個就是簡單工廠模式的缺點所在(這個缺點後面介紹的工廠方法模式可以很好地解決)。

    3.1、簡單工廠模式的優點

    1)簡單工廠模式解決了用戶端直接依賴于具體對象的問題。用戶端可以消除直接建立對象的責任,而僅僅是消費産品。

    2)簡單工廠模式實作了對責任的分割,也起到了代碼複用的作用,因為之前的實作(自己做飯的情況)中,換了一個人同樣要去在自己的類中實作做菜的方法,然後有了簡單工廠之後,去餐館吃飯的所有人都不用那麼麻煩了,隻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。

    3.2、簡單工廠模式的缺點

    1)工廠類集中了所有産品建立邏輯,一旦不能正常工作,整個系統都會受到影響(通俗地意思就是:一旦餐館沒飯或者關門了,很多不願意做飯的人就沒飯吃了)。

    2)系統擴充困難,一旦添加新産品就不得不修改工廠邏輯,這樣就會造成工廠邏輯過于複雜。

    3.3、簡單工廠的使用場景

    1)當工廠類負責建立的對象比較少時可以考慮使用簡單工廠模式。

    2)客戶如果隻知道傳入工廠類的參數,對于如何建立對象的邏輯不關心時可以考慮使用簡單工廠模式。 

    四、.NET中簡單工廠模式的實作

    .NET中System.Text.Encoding類就實作了簡單工廠模式,該類中的GetEncoding(int codepage)就是工廠方法,具體的代碼可以通過Reflector反編譯工具進行檢視。

    .NET中Encoding的UML圖為:

C#設計模式學習筆記:簡單工廠模式(工廠方法模式前奏篇)

    Encoding類中實作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産品角色扮演,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麼辦)?在GetEncoding方法裡的switch函數有如下代碼:

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

    在GetEncodingRare方法裡有一些不常用編碼的執行個體化代碼,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),微軟之是以以這樣的方式來解決這個問題,可能是由于現在編碼已經穩定了,添加新編碼的可能性比較低,是以在.NET 4.5仍然未改動這部分代碼。

    五、總結

    說起簡單工廠,其實是一個很容易的工廠,可能很多人可能有意或者無意的使用過模式。模式不要太關注實作細節,要關注模式得出的原因及分析問題的方法。我們一定要好好的記住面向對象的設計原則,然後好好的體會模式之美,了解就會更多一些。