设计模式（二）—— 工厂方法

模式简介

---

工厂方法模式(Factory Method Pattern)又被称为工厂模式，也叫虚构造器(Virtual Constructor)模式或多态工厂(Polymorphic Factory)模式，它属于类创建型模式。在工厂方法模式中，工厂父类负责定义一个用于创建产品对象的公共接口，让子类决定实例化具体的产品对象。使产品类的实例化延迟到工厂子类中。

结构分析

---

UML类图

角色说明

• Product

抽象产品类。定义工厂方法所创建的对象的接口。

• ConcreteProduct

具体产品类。实现Product接口，工厂方法的创建目标。

• Factory

抽象工厂类。声明工厂方法，该方法返回一个Product类型的对象。也可以定义一个工厂方法的缺省实现，它返回一个缺省的ConcreteProduct对象。

• ConcreteFactory

具体工厂类。重定义工厂方法以返回一个ConcreteProduct实例。

示例分析

---

仍以上一篇(设计模式（一）—— 简单工厂)中图表工具包为例。

考虑一下使用简单工厂模式的设计有什么问题？

当我们添加产品(图表)时，ChartFactory工厂也要做出相应的修改，这就违反了类的开放封闭原则。

使用工厂方法优化该示例

注意两者的差别

工厂方法模式创建了抽象工厂ChartFactory，分别实现了LineChartFactory、BarChartFactory以及PieChartFactory三个具体子类，并在工厂子类中返回相应的Chart实例。

public abstract class ChartFactory
{
    public abstract Chart CreateChart();
}

public class LineChartFactory : ChartFactory
{
    public override Chart CreateChart()
    {
        return new LineChart();
    }
}

public class BarChartFactory : ChartFactory
{
    public override Chart CreateChart()
    {
        return new BarChart();
    }
}

public class PieChartFactory : ChartFactory
{
    public override Chart CreateChart()
    {
        return new PieChart();
    }
}

这样，在新增产品(图表)时，我们便不再需要修改已经完成的类，转而增加相应的产品及工厂子类即可。例如，现增加流程图FlowChart。

创建产品类FlowChart

public class FlowChart : Chart
{
    public override void Draw()
    {
        string flowChart = "|                              
";
        flowChart += "|                                    
";
        flowChart += "|                -------             
";
        flowChart += "|               | START |            
";
        flowChart += "|                -------             
";
        flowChart += "|                   |                
";
        flowChart += "|                -------             
";
        flowChart += "|               |  ...  |            
";
        flowChart += "|                -------             
";
        flowChart += "|                   |                
";
        flowChart += "|                -------             
";
        flowChart += "|               |  END  |            
";
        flowChart += "|                -------             
";
        flowChart += "|                                    
";
        flowChart += "|______________________________________";
        Console.WriteLine(flowChart);
    }
}

创建相应的工厂类FlowChartFactory

public class FlowChartFactory : ChartFactory
{
    public override Chart CreateChart()
    {
        return new FlowChart();
    }
}

客户端调用

static void Main(string[] args)
{
    FlowChartFactory factory = new FlowChartFactory();
    var flowChart = factory.CreateChart();
    flowChart.Draw();
    Console.ReadLine();
}

程序输出

优缺点

---

优点

• 客户端只需要关心所需产品对应的工厂，无须关心产品创建的细节，甚至无须知道具体产品类的类名。
• 在系统中加入新产品时，无须修改已经完成的类，只要添加具体的产品和工厂就可以了。

缺点

• 添加新产品时，不仅需要添加具体的产品类，还要提供与之对应的具体工厂类，系统中类的数量成对增长，在一定程度上增加了系统的复杂度。

适用场景

---

• 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候

• 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候

• 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且希望将哪一个帮助子类时代理者这一信息局部化的时候