设计模式之简单工厂模式

        大二第一学期开始，一直在自学设计模式。为了巩固学习内容，把自己的理解和想法写了下来，总结了一下知识点，想拿出来和大家分享一下。如果能帮助大家的话，我会非常高兴，同时也欢迎大家指出里面的不足，让我们在一块不断地成长。

      在说设计模式之前，我们不得不提的就是C#语言里面的面向对象，因为面向对象是设计的核心，也是面向对象语言的灵魂和骨架，面向对象的三大特性，封装，继承，多态把程序的耦合度降低，而面向对象的三大特性也是设计模式的基础。

     我们在简单介绍完面向对象语言之后 ，接下来谈一下面向对象语言的优点：

一、面向对象的优点

1、易维护

采用面向对象思想设计的结构，可读性高，耦合度降低，同时由于继承的存在，即使改变需求，那么维护也只是在局部模块，所以维护起来是非常方便和较低成本的。

2、复用率高

在设计时，可重用现有的代码（例如：基类），减少代码量，提高程序的可读性

3、灵活性强

在软件开发时，我们可以设计接口和抽象类，来定义统一的标准，从而通过重写基类实现对象不同的表现形式，同时由于各模块之间高内聚，低耦合，使得软件的设计和开发更加的灵活多样

4、易扩展

由于继承、封装、多态的特性，自然设计出高内聚、低耦合的系统结构，使得系统更灵活、更容易扩展，而且成本较低

（ps 嘿嘿！上面是对面向对象的简单介绍，建议学习设计模式之前，先把面向对象的知识点复习一下，这样可能会更好哦！建议阅读程杰<大话设计模式>面向对象基础）

接下来，让我们一起畅想简单工厂模的快乐吧！

二、简单工厂模式（Simple Factory Pattern）

（一）介绍：

      简单工厂模式准确来说不能是一个设计模式，说它是一种编程习惯可能更恰当些。因为它至少不是Gof23种设计模式之一。但它在实际的编程中经常被用到，而且思想也非常简单，可以说是工厂方法模式的一个引导，同时也是今后学习其他设计模式的基础。

（二）引入：

     我们在编程的时候，每当"new"一个对象之后，这个对象就依赖于这个类了。如果在后期的维护过程中由于某些原因需要修改一下这个类，则唯一的做法就是打开源代码，进行修改，修改所有与这个对象有关的操作。这对我们是非常不利的。

    问题出来了：对象不能应对“具体实例化类型”的变化

    解决思路：套用一下李建忠李老师的话，封装变化点，哪里变化，封装哪里。在这个例子中，要实例化的类变了，就将实例化这个操作封装起来，我们可以把"new"这个操作移交一个具体的类，由它去负责根据我们的条件创建具体类的实例，也就是下面要说的“简单工厂模式”。

举一个现实中的小例子：

       一个人(用户)想到玩具工厂(工厂)去买一个玩具(具体返回类的实例),然后，他就到了这个玩具工厂里面找到销售经理，然后说我要买一个小猫玩具，然后销售经理就会和内部人员交流，最后拿出一个小猫玩具给那个人，但是如果那个人问销售经理要小狗玩具的话，如果工厂也生产这个玩具，那么用户也会得到小狗玩具。

（三）定义：

专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类或接口。简单工厂模式又称为静态工厂方法（Static Factory Method）模式，属于类的创建型模式，通常根据一个条件（参数）来返回不同的类的实例。

简单工厂模式的类图：

（四）参与者：

工厂角色（Creator）：

是简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有具体产品类的实例。工厂类可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。

抽象产品角色（Product）：

是所有具体产品角色的父类，它负责描述所有实例所共有的公共接口。

具体产品角色（Concrete Product）：

继承自抽象产品角色，一般为多个，是简单工厂模式的创建目标。工厂类返回的都是该角色的某一具体产品。 

理论知识可能有点枯燥了，让我们来段代码加深一下理解：（ps 代码胜过一切，实践出真知）

现在让我们写一个最常用的代码，就是实现一个简单计算器的代码：

public  class Operation
    {
       public  static  double GetResult(double NumberA,double NumberB,string operate)

        {

          double result=0;

          switch(operate){

             case "+":
             result=NumberA+NumberB;
             break;

             case "-":
             result=NumberA-NumberB;
             break;

             case "*":
             result=NumberA*NumberB;
             break;

             case "/":
             result=NumberA/NumberB;
             break；
          }   

          return  result;

        }  

   }

写完这个运算类 我们可以复用此方法 ，可以在web版，手机等 写计算器，但是如果我希望计算器在加一个求平方根的功能，我们只需要在switch里加个语句，似乎很简单，但是你加个语句 却要让加减乘除一起编译一遍 ，所以我们需要对上面进行修改,将每个方法分离，于是我们来用简单工厂模式(SimpleFactory)。

(1) 定义运算类：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 工厂模式
{
  public class Operation //运算类的书写，为基类，抽象产品类
    {
      
          private double number1=0;
          private double number2=0;//声明数字一和数字二，私有类型，通过属性进行赋值

          public double Number1
          {
              get { return number1; }
              set { number1 = value; }
          }

          public double Number2
          { 
          get {return number2;}
          set {number2 = value;}
          }

          public virtual double GetResult()//虚方法，方法的重写,为了接收计算的结果
          {
              double result = 0; ;
              return result;
          }
    }

  class OprationAdd : Operation //加法类，此类继承基类运算类，具体产品类
  {
      public override double GetResult()　//方法的重写，此处重写基类方法
      {
          double result = 0;
          result = Number1 + Number2;//结果得到一个值
          return result;  //将结果返回
      }
  }

  class OprationSub : Operation //减法类，此类继承基类运算类
  {
      public override double GetResult() 
      {
          double result = 0;
          result = Number1 - Number2;
          return result;
      }
  }

  class OprationMul : Operation  //乘法类，此类继承基类运算类
  {
      public override double GetResult()
      {
          double result = 0;
          result = Number1 * Number2;
          return result;
      }
  }

  class OprationDiv : Operation //除法类，此类继承基类运算类
  {
      public override double GetResult()
      {
          double result = 0;
          if (Number2 != 0)
          {
              result = Number1 / Number2;
              return result;
          }
          else
          {
              throw new Exception("除数不能为0");
          }
          
      }
  }
}

(2) 定义简单工厂类（把实例对象的过程封装到一个类里面）

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 工厂模式
{
   //现在存在的问题是如何去实例化一个对象，将来如果要实例化一个开根运算，这是容易变化的点，可以建造一个工厂来实现它。
   public  class OperationFactory //建造一个工厂类，里面生产各种形式的运算
    {
       public static Operation createOperate(string oprate)//声明一个名称为createOperate的静态方法，并且返回值为Operation类型
       
       {
           Operation oper = null;
           switch (oprate)
           { 
               case"+":
                   oper = new OprationAdd();
                   break;

               case "-":
                   oper = new OprationSub();
                   break;

               case "*":
                   oper = new OprationMul();
                   break;

               case "/":
                   oper = new OprationDiv();
                   break;
           }
           return oper;
       }
    }
}

(3)  我们在客户端实现一下计算器的功能:

 using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 工厂模式
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            
            Operation oper;
            
            Console.WriteLine("请输入运算符号+，-，*，/：");
            oper = OperationFactory.createOperate(Console.ReadLine());//调用工厂中的creatOperate方法，参数为string oprate

            Console.WriteLine("请输入第一个数字：");
            oper.Number1 = int.Parse(Console.ReadLine());

            Console.WriteLine("请输入第二个数字：");
            oper.Number2 = int.Parse(Console.ReadLine());//运算类中的数字1 2接收用户赋过来的值

            double result = oper.GetResult();//声明一个double类型的变量，用于接收运算类里面得到的运算结果
            Console.WriteLine("和为{0}",result);
            Console.ReadLine();
        } 
    }
}

来让我们看一下这段代码的类图：

事物都存在两面性，最后来我们看一下简单工厂模式的优缺点和使用场景：

（1）优点：

  1 实现了对象创建和使用的分离

  2 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应 的参数即可

  3 通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性

（2）缺点：

   1 工厂类集中了所有产品的创建逻辑，职责过重，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响

   2 增加系统中类的个数（引入了新的工厂类），增加了系统的复杂度和理解难度

   3 系统扩展困难，一旦添加新产品不得不修改工厂逻辑

   4 由于使用了静态工厂方法，造成工厂角色无法形成基于继承的等级结构，工厂类不能得到很好地扩展

（3）适用场景：

 工厂类负责创建的对象比较少，由于创建的对象较少，不会造成工厂方法中的业务逻辑太过复杂

 客户端只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象并不关心

       好啦，今天由于是第一次写设计模式方面的博客，说的比较多一点，（哈哈！可能太兴奋了吧）！今后让我们一起在探索中不断进步吧！

 

参考资料：《大话设计模式》清华大学出版社 程杰著