工廠模式是最常用的一種創(chuàng)建型模式，通常所說的工廠模式一般是指工廠方法模式。本篇是是工廠方法模式的“小弟”，我們可以將其理解為工廠方法模式的預(yù)備知識，它不屬于GoF 23種設(shè)計(jì)模式，但在軟件開發(fā)中卻也應(yīng)用地比較頻繁。此外，工廠方法模式還有一位“大哥”—抽象工廠模式，會在后面進(jìn)行介紹。

簡單工廠模式（Simple Factory）

學(xué)習(xí)難度：★★☆☆☆

使用頻率：★★★☆☆

一、從一個圖表庫談起

　　M公司想要基于C#語言開發(fā)一套圖表庫，該圖表庫可以為應(yīng)用系統(tǒng)提供各種不同外觀的圖標(biāo)，例如柱狀圖、餅狀圖或折線圖等。M公司圖表庫設(shè)計(jì)開發(fā)人員希望為應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員提供一套靈活易用的圖表庫，而且可以較為方便地對圖表庫進(jìn)行擴(kuò)展，以便于在將來增加一些新類型的圖表。

　　M公司的程序員提出了一個初始設(shè)計(jì)方案，將所有圖表的實(shí)現(xiàn)代碼封裝在一個Chart類中，其框架代碼如下所示：

public class Chart{private string type; // 圖表類型public Chart(object[][] data, string type){this.type = type;if (this.type.Equals("histogram", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){// 初始化柱狀圖 }else if (this.type.Equals("pie", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){// 初始化餅狀圖 }else if (this.type.Equals("line", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){// 初始化折線圖 }}public void Display(){if (this.type.Equals("histogram", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){// 顯示柱狀圖 }else if (this.type.Equals("pie", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){// 顯示餅狀圖 }else if (this.type.Equals("line", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){// 顯示折線圖 }}}

　　客戶端代碼通過調(diào)用Chart類的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建圖表對象，根據(jù)參數(shù)type的不同可以得到不同類型的圖標(biāo)，然后再調(diào)用Display()方法來顯示相應(yīng)的圖表。

　　但是，不難看出，Chart類是一個巨大的類，存在很多問題：

• 在Chart類中包含很多if-else代碼塊，相當(dāng)冗長，可讀性很差；
• Chart類的職責(zé)過重，負(fù)責(zé)初始化和顯示各種圖表對象，違反了單一職責(zé)原則；
• 當(dāng)需要增加新的圖表類型時，必須修改Chart類的源代碼，違反了開閉原則；
• 客戶端只能通過new關(guān)鍵字來直接創(chuàng)建Chart對象，Chart類與客戶端類耦合度較高，對象的創(chuàng)建和使用無法分離；
• 客戶端在創(chuàng)建Chart對象之前可能還需要進(jìn)行大量初始化設(shè)置，例如設(shè)置柱狀圖的顏色和高度等，如果在Chart類的構(gòu)造函數(shù)中沒有提供一個默認(rèn)設(shè)置，那就只能由客戶端來完成初始設(shè)置，這些代碼在每次創(chuàng)建Chart對象時都會出現(xiàn)，導(dǎo)致代碼的重復(fù)；

二、簡單工廠模式概述

2.1 要點(diǎn)

　　簡單工廠模式并不屬于GoF 23種經(jīng)典設(shè)計(jì)模式，但通常將它作為學(xué)習(xí)其他工廠模式的基礎(chǔ)。

簡單工廠（Simple Factory）模式：定義一個工廠類，它可以根據(jù)參數(shù)的不同返回不同類的實(shí)例，被創(chuàng)建的實(shí)例通常都具有共同的父類。因?yàn)樵诤唵喂S模式中用于創(chuàng)建實(shí)例的方法是靜態(tài)（static）方法，因此簡單工廠模式又被稱為靜態(tài)工廠方法模式，它屬于創(chuàng)建型模式。

　　簡單工廠模式的要點(diǎn)在于：當(dāng)你需要什么，只需要傳入一個正確的參數(shù)，就可以獲取你所需的對象，而無須知道其創(chuàng)建細(xì)節(jié)。

2.2 結(jié)構(gòu)圖

　　簡單工廠模式包含3個角色：

• Factory - 工廠角色：該模式的核心，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建所有產(chǎn)品實(shí)例的內(nèi)部邏輯，提供一個靜態(tài)的工廠方法GetProduct()，返回抽象產(chǎn)品類型Product的實(shí)例。
• Product - 抽象產(chǎn)品角色：所有產(chǎn)品類的父類，封裝了各種產(chǎn)品對象的共有方法，它的引入將提高系統(tǒng)的靈活性，使得在工廠類中只需要定義一個通用的工廠方法，因?yàn)樗袆?chuàng)建的具體產(chǎn)品對象都是其子類對象。
• ConcreteProduct - 具體產(chǎn)品角色：簡單工廠模式的創(chuàng)建目標(biāo)，所有被創(chuàng)建的對象都充當(dāng)這個角色的某個具體類的實(shí)例。

　　在簡單工廠模式中，客戶端通過工廠類來創(chuàng)建一個產(chǎn)品類的實(shí)例，而無須直接使用new關(guān)鍵字來創(chuàng)建對象。（可以看出，它是工廠模式家族中最簡單的一員）

三、重構(gòu)圖表庫的實(shí)現(xiàn)

3.1 新的結(jié)構(gòu)圖

　　為了將Chart類的職責(zé)分離，同時將Chart對象的創(chuàng)建和使用分離，M公司開發(fā)人員決定使用簡單工廠模式對圖表庫進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖如下所示：

3.2 新的代碼實(shí)現(xiàn)

　　（1）抽象產(chǎn)品角色：IChartable接口

public interface IChartable{void Display();}

　　（2）具體產(chǎn)品角色：各種圖表類型

public class HistogramChart : IChartable{public HistogramChart(){Console.WriteLine("創(chuàng)建柱狀圖...");}public void Display(){Console.WriteLine("顯示柱狀圖...");}}public class LineChart : IChartable{public LineChart(){Console.WriteLine("創(chuàng)建折線圖...");}public void Display(){Console.WriteLine("顯示折線圖...");}}public class PieChart : IChartable{public PieChart(){Console.WriteLine("創(chuàng)建餅狀圖...");}public void Display(){Console.WriteLine("顯示餅狀圖...");}}

　　（3）工廠角色：ChartFactory

public class ChartFactory{public static IChartable GetChart(string type){IChartable chart = null;if (type.Equals("histogram", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){chart = new HistogramChart();Console.WriteLine("初始化設(shè)置柱狀圖...");}else if (type.Equals("pie", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){chart = new PieChart();Console.WriteLine("初始化設(shè)置餅狀圖...");}else if (type.Equals("line", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)){chart = new PieChart();Console.WriteLine("初始化設(shè)置折線圖...");}return chart;}}

　　（4）客戶端調(diào)用：

public static void Main(){IChartable chart = ChartFactory.GetChart("histogram");if (chart != null){chart.Display();}chart = ChartFactory.GetChart("pie");if (chart != null){chart.Display();}}

　　運(yùn)行結(jié)果如下：

　　

　　在客戶端代碼中，使用工廠類的靜態(tài)方法來創(chuàng)建具體產(chǎn)品對象，如果需要更換產(chǎn)品，只需要修改靜態(tài)工廠方法中的參數(shù)即可。例如：將柱狀圖改為餅狀圖，只需要將代碼：

IChartable chart = ChartFactory.GetChart("histogram");

　　改為：

IChartable chart = ChartFactory.GetChart("pie");

3.3 改進(jìn)的方案

　　M公司開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)建具體Chart對象時，每次更換一個Chart對象都需要修改客戶端中靜態(tài)工廠方法的參數(shù)，客戶端代碼需要重新編譯，這對于客戶端而言，是違反了開閉原則的。于是，開發(fā)人員希望有一種方法能夠在不修改客戶端代碼地前提下更換具體產(chǎn)品對象。

　　因此，他們考慮使用配置文件（XML）來實(shí)現(xiàn)：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> <configuration><appSettings><add key="charttype" value="histogram"/></appSettings> </configuration>

　　客戶端因此改為：

public static void Main(){string type = AppConfigHelper.GetChartType(); // 讀取配置文件中的charttypeif (string.IsNullOrEmpty(type)){return;}IChartable chart = ChartFactory.GetChart(type);if (chart != null){chart.Display();}}

　　運(yùn)行結(jié)果如下：

　　

四、簡單工廠模式總結(jié)

4.1 主要優(yōu)點(diǎn)

• 實(shí)現(xiàn)了對象創(chuàng)建和使用的分離：客戶端可以免除直接創(chuàng)建產(chǎn)品對象的職責(zé)，而僅僅“消費(fèi)”產(chǎn)品。
• 客戶端無須知道所創(chuàng)建的具體產(chǎn)品類的類名，只需要知道具體產(chǎn)品類所對應(yīng)的的參數(shù)即可。
• 通過引入配置文件，可以在不修改任何客戶端代碼地情況下更換和增加新的具體產(chǎn)品類，在一定程度上提高了系統(tǒng)的靈活性。

4.2 主要缺點(diǎn)

• 由于工廠類集中了所有產(chǎn)品的創(chuàng)建邏輯，職責(zé)過重，一旦不能正常工作，整個系統(tǒng)都要受影響。
• 使用簡單工廠模式勢必會增加系統(tǒng)中類的個數(shù)（引入新的工廠類），增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和理解難度。
• 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，在產(chǎn)品類型較多時，有可能會造成工廠邏輯過于復(fù)雜，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)。
• 簡單工廠模式由于使用了靜態(tài)工廠方法，造成工廠角色無法形成基于繼承的等級結(jié)構(gòu)。

4.3 適用場景

• 工廠類負(fù)責(zé)創(chuàng)建的對象比較少，由于創(chuàng)建的對象較少，不會造成工廠方法中的業(yè)務(wù)邏輯太過復(fù)雜。
• 客戶端只需要知道傳入工廠類的參數(shù)，對于如何創(chuàng)建對象并不關(guān)心。

參考資料

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　　劉偉，《設(shè)計(jì)模式的藝術(shù)—軟件開發(fā)人員內(nèi)功修煉之道》

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作者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的设计模式的征途—2.简单工厂（Simple Factory）模式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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