實(shí)例解析C#設(shè)計(jì)模式編程中簡單工廠模式的使用
簡單工廠模式的介紹
說到簡單工廠,自然的第一個(gè)疑問當(dāng)然就是什么是簡單工廠模式了? 在現(xiàn)實(shí)生活中工廠是負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)品的,同樣在設(shè)計(jì)模式中,簡單工廠模式我們也可以理解為負(fù)責(zé)生產(chǎn)對象的一個(gè)類, 我們平常編程中,當(dāng)使用"new"關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)對象時(shí),此時(shí)該類就依賴與這個(gè)對象,也就是他們之間的耦合度高,當(dāng)需求變化時(shí),我們就不得不去修改此類的源碼,此時(shí)我們可以運(yùn)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(shí)現(xiàn)方式了。下面通過一個(gè)現(xiàn)實(shí)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(dāng)然我們也可以自己在家做飯吃,但是自己做飯吃麻煩,因?yàn)橛忠约嘿I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(diǎn)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(dāng)簡單工廠的角色,下面讓我們看看現(xiàn)實(shí)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(gè)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(diǎn)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(shí),此時(shí)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(shí)消費(fèi)者(也就是我們)對菜(也就是具體對象)的依賴關(guān)系從直接變成的間接的,這樣就是實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牧硪粋€(gè)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(shí)現(xiàn)代碼(即簡單工廠的實(shí)現(xiàn)):
/// <summary> /// 顧客充當(dāng)客戶端,負(fù)責(zé)調(diào)用簡單工廠來生產(chǎn)對象 /// 即客戶點(diǎn)菜,廚師(相當(dāng)于簡單工廠)負(fù)責(zé)燒菜(生產(chǎn)的對象) /// </summary> class Customer { static void Main(string[] args) { // 客戶想點(diǎn)一個(gè)西紅柿炒蛋 Food food1 = FoodSimpleFactory.CreateFood("西紅柿炒蛋"); food1.Print(); // 客戶想點(diǎn)一個(gè)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(diǎn)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(fù)責(zé) 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(gè)反射實(shí)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(diǎn)與缺點(diǎn)
看完簡單工廠模式的實(shí)現(xiàn)之后,你和你的小伙伴們肯定會(huì)有這樣的疑惑(因?yàn)槲覍W(xué)習(xí)的時(shí)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?yàn)槿绻蛻粝氤云渌藭r(shí),此時(shí)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(yīng)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(gè)就是簡單工廠模式的缺點(diǎn)所在(這個(gè)缺點(diǎn)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(shí)現(xiàn)也有它的優(yōu)點(diǎn):
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(zé)任,而僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品。簡單工廠模式實(shí)現(xiàn)了對責(zé)任的分割。
簡單工廠模式也起到了代碼復(fù)用的作用,因?yàn)橹暗膶?shí)現(xiàn)(自己做飯的情況)中,換了一個(gè)人同樣要去在自己的類中實(shí)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(fù)責(zé)消費(fèi)就可以了。此時(shí)簡單工廠的燒菜方法就讓所有客戶共用了。(同時(shí)這點(diǎn)也是簡單工廠方法的缺點(diǎn)——因?yàn)楣S類集中了所有產(chǎn)品創(chuàng)建邏輯,一旦不能正常工作,整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)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(diǎn),下面還是總結(jié)下簡單工廠模式的缺點(diǎn):
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(gè)系統(tǒng)都會(huì)受到影響(通俗地意思就是:一旦餐館沒飯或者關(guān)門了,很多不愿意做飯的人就沒飯吃了)
系統(tǒng)擴(kuò)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(huì)造成工廠邏輯過于復(fù)雜。
了解了簡單工廠模式之后的優(yōu)缺點(diǎn)之后,我們之后就可以知道簡單工廠的應(yīng)用場景了:
當(dāng)工廠類負(fù)責(zé)創(chuàng)建的對象比較少時(shí)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(guān)心時(shí)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?yàn)楣S類都定義了一個(gè)靜態(tài)方法),由一個(gè)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(shí)例(通俗點(diǎn)表達(dá):通過客戶下的訂單來負(fù)責(zé)燒那種菜)。簡單工廠模式的UML圖如下:
.NET中簡單工廠模式的實(shí)現(xiàn)
介紹完了簡單工廠模式之后,我學(xué)習(xí)的時(shí)候就像:.NET類庫中是否有實(shí)現(xiàn)了簡單工廠模式的類呢?后面確實(shí)有,.NET中System.Text.Encoding類就實(shí)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(jìn)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:
Encoding類中實(shí)現(xiàn)的簡單工廠模式是簡單工廠模式的一種演變,此時(shí)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(dāng)編碼很少見時(shí) } break; ...... }
在GetEncodingRare方法里有一些不常用編碼的實(shí)例化代碼,微軟正式通過這個(gè)方法來解決新增加一種編碼的問題。(其實(shí)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(gè)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(dòng)這部分代碼。
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