FactoryMethod工厂方法模式(创建型模式)

1、工厂方法模式解决的问题

现在有一个抽象的游戏设施建造系统,负责构建一个现代风格和古典风格的房屋和道路.

前提:抽象变化较慢,实现变化较快(不稳定)

整个抽象的游戏设施建造系统相对变化较慢,本例中只有一个Build的创建方法,而Build内部的方法实现,该实现依赖与各种具体的实现,而这些实现变化的非常频繁,现在虽然只有现代风格和古典风格的房屋和道路的构建,而将来可能会卡通风格、另类风格等各种各样的对象加入到Build方法中来渲染游戏的背景.

在不考虑第三方容器组件(如Unity)和设计模式的情况下,为了快速完成这个任务,我们通常会用以下这种方式编码,代码如下:

    #region 抽象A
    /// <summary>
    /// 抽象的游戏设施建造系统
    /// </summary>
    public class BuildSystem
    {
        /// <summary>
        /// Build方法的逻辑变化较慢(只需要创建2种风格的房屋和道路,总共8个对象),但是风格变化较快,由于需求变化,可能需要创建诸如卡通风格、另类风格等的房屋和道路
        /// </summary>
        public void Builld()
        {
            ModernHouse modernHouseA = new ModernHouse();
            ModernHouse modernHouseB = new ModernHouse();
            ModernRoad modernRoadA = new ModernRoad();
            ModernRoad modernRoadB = new ModernRoad();
            ClassicalHouse classicalBuildA = new ClassicalHouse();
            ClassicalHouse classicalBuildB = new ClassicalHouse();
            ClassicalRoad classicalRoadA = new ClassicalRoad();
            ClassicalRoad classicalRoadB = new ClassicalRoad();
            //下面是具体的对象实例操作,如现代化房屋虽然有两个实例,但是可能两个可能高矮、外形不同等
        }
    } 
    #endregion

    #region 实现细节b
    /// <summary>
    /// 现代风格的房屋
    /// </summary>
    public class ModernHouse { }

    /// <summary>
    /// 现代风格的道路
    /// </summary>
    public class ModernRoad { }

    /// <summary>
    /// 古典风格的房屋
    /// </summary>
    public class ClassicalHouse { }

    /// <summary>
    /// 古典风格的道路
    /// </summary>
    public class ClassicalRoad { } 
    #endregion

客户端调用代码如下:

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            BuildSystem buildSystem = new BuildSystem();
            buildSystem.Builld();
        }
    }

从oop的角度分析上面的代码:

1、Build方法的主逻辑稳定(变化较慢),构建两种风格的房屋和道路,目前只需要构建8个对象,后续可扩展.

2、虽然上面的代码完成1中的要求,但是无法应对后续的扩展,假设新增加了一个需求,Build方法需要能切换风格,完成卡通和另类风格的房屋和道路的构建,显然上面的代码无法完成这个需求.(当然你可以在BuildSystem中新添一种新的Build方法来满足需求,但是这种方式的代码的重用性差)

3、代码的大致结构如下图:

代码虽然拥有大致的主逻辑,但是和各个子模块糅合在一起,代码复用性差,Build方法(抽象)依赖于其下面的具体实现,如下图:

所以我们需要对代码进行重构.

    /// <summary>
    /// 抽象的游戏建造系统
    /// </summary>
    public class BuildSystem
    {
        /// <summary>
        /// 具体的构建方法,Build方法的逻辑变化较慢(只需要创建2种风格的房屋和道路,总共8个对象),但是风格变化较快,由于需求变化,可能需要创建诸如卡通风格、另类风格等的房屋和道路
        /// </summary>
        public void Build(HouseFactory houseFactoryOne, HouseFactory houseFactoryTwo,RoadFactory roadFactoryOne, RoadFactory roadFactoryTwo)
        {
            House HFirstStyleOne = houseFactoryOne.CreateHouse();
            Console.WriteLine(HFirstStyleOne.ShowHouseStyle());
            House HFirstStyleTwo = houseFactoryOne.CreateHouse();
            Console.WriteLine(HFirstStyleTwo.ShowHouseStyle());
            Road RFirstStyleOne = roadFactoryOne.CreateRoad();
            Console.WriteLine(RFirstStyleOne.ShowRoadStyle());
            Road RFirstStyleTwo = roadFactoryOne.CreateRoad();
            Console.WriteLine(RFirstStyleTwo.ShowRoadStyle());
            House HSecondStyleOne = houseFactoryTwo.CreateHouse();
            Console.WriteLine(HSecondStyleOne.ShowHouseStyle());
            House HSecondStyleTwo = houseFactoryTwo.CreateHouse();
            Console.WriteLine(HSecondStyleTwo.ShowHouseStyle());
            Road RSecondStyleOne = roadFactoryTwo.CreateRoad();
            Console.WriteLine(RSecondStyleOne.ShowRoadStyle());
            Road RSecondTwo= roadFactoryTwo.CreateRoad();
            Console.WriteLine(RSecondTwo.ShowRoadStyle());
        }
    }

    #region 抽象工厂方法
    /// <summary>
    /// 抽象的House工厂方法
    /// </summary>
    public abstract class HouseFactory
    {
        public abstract House CreateHouse();
    }

    /// <summary>
    /// 抽象的Road工厂方法
    /// </summary>
    public abstract class RoadFactory
    {
        public abstract Road CreateRoad();
    }

    #endregion

    #region 工厂方法
    public class ModernHouseFactory : HouseFactory
    {
        public override House CreateHouse()
        {
            return new ModernHouse();
        }
    }

    public class ModerRoadFactory : RoadFactory
    {
        public override Road CreateRoad()
        {
            return new ModernRoad();
        }
    }

    public class ClassicalHouseFactory : HouseFactory
    {
        public override House CreateHouse()
        {
            return new ClassicalHouse();
        }
    }

    public class ClassicalRoadFactory : RoadFactory
    {
        public override Road CreateRoad()
        {
            return new ClassicalRoad();
        }
    }

    public class CartoonHouseFactory : HouseFactory
    {
        public override House CreateHouse()
        {
            return new CartoonHouse();
        }
    }

    public class CartoonRoadFactory : RoadFactory
    {
        public override Road CreateRoad()
        {
            return new CartoonRoad();
        }
    }

    public class AlternativeHouseFactory : HouseFactory
    {
        public override House CreateHouse()
        {
            return new AlternativeHouse();
        }
    }

    public class AlternativeRoadFactory : RoadFactory
    {
        public override Road CreateRoad()
        {
            return new AlternativeRoad();
        }
    }
    #endregion

    #region 抽象
    public abstract class House
    {
        public abstract string ShowHouseStyle();
    }

    public abstract class Road
    {
        public abstract string ShowRoadStyle();
    }
    #endregion

    #region 具体的实现
    public class ModernHouse : House
    {
        public override string ShowHouseStyle()
        {
            return "Modern现代化风格房屋";
        }
    }

    public class ModernRoad : Road
    {
        public override string ShowRoadStyle()
        {
            return "Modern现代化风格道路";
        }
    }

    public class ClassicalHouse : House
    {
        public override string ShowHouseStyle()
        {
            return "Classical古典化风格房屋";
        }
    }

    public class ClassicalRoad : Road
    {
        public override string ShowRoadStyle()
        {
            return "Classical古典化风格道路";
        }
    }

    public class CartoonHouse : House
    {
        public override string ShowHouseStyle()
        {
            return "Cartoon卡通化风格房屋";
        }
    }

    public class CartoonRoad : Road
    {
        public override string ShowRoadStyle()
        {
            return "Cartoon卡通化风格道路";
        }
    }

    public class AlternativeHouse : House
    {
        public override string ShowHouseStyle()
        {
            return "Alternative另类化风格房屋";
        }
    }

    public class AlternativeRoad : Road
    {
        public override string ShowRoadStyle()
        {
            return "Alternative另类化风格道路";
        }
    }
    #endregion

客户端调用代码如下:

    /// <summary>
    /// FactoryMethod工厂方法-创建型模式
    /// </summary>
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            BuildSystem buildSystem = new BuildSystem();
            buildSystem.Build(new CartoonHouseFactory(), new AlternativeHouseFactory(), new CartoonRoadFactory(),new AlternativeRoadFactory());
            Console.ReadKey();
        }
    }

ok,重构后的代码很好的完成的了需求,而且扩展性更高,这就是FactoryMethod工厂模式,通过工厂模式,完成对主逻辑的整理,让主逻辑不在依赖具体的实现细节,而是依赖于抽象工厂.,通过传入的具体类型的工厂类来完成具体类型的创建,如果后续需要增加具体类型实例的实例,则只需要调用Create方法即可,完成依赖倒置.

重构后的代码如下图:

中间的实折现代表Build方法,主逻辑稳定,圈圈代表抽象工厂类,通过抽象工厂类完成主逻辑和实现的解耦.

虽然工厂模式能很好的解决这一类问题,但是如果具体的实现细节过多,比如在增加N种风格的房屋和道路,这个时候就会存在工厂泛滥的问题？

解决方案如下:

1、使用第三方依赖注入工具,如Unity等  参考控制反转和依赖注入模式

2、使用原型模式,原型模式能很好的解决工厂泛滥的问题.关于原型模式,请参考原型模式(创建型模式)

关于抽象工厂模式和工厂模式的区别:

工厂模式只能解决单个对象的需求变化,实际上面的代码还能进一步进行抽象,对工厂类进行抽象,将现代化的道路和房屋抽象到一起,构成一个现代化风格系列对象创建工厂,这个时候就是工厂模式的升级版-抽象工厂,抽象工厂模式解决系列对象的对象变化.