23种设计模式之《工厂方法模式（Factory Method）》在c#中的应用及理解

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但将具体的对象创建延迟到子类中。换句话说，工厂方法模式让子类决定实例化哪个类。

核心思想

1. 抽象工厂接口
   定义一个接口（或抽象类），其中包含一个创建对象的方法（例如 CreateProduct）。这个方法的具体实现由子类完成。

2. 具体工厂类
   每个具体工厂类负责创建一种具体的产品。例如，FactoryA 创建 ProductA，FactoryB 创建 ProductB。

3. 产品接口
   定义一个产品接口，所有具体产品都需要实现这个接口。客户端代码通过产品接口与具体产品交互，而不需要知道具体产品的类名。

4. 解耦
   客户端代码只需要知道工厂接口和产品接口，而不需要关心具体的产品类和工厂类。这样可以将对象的创建与使用分离，提高代码的灵活性和可维护性。

适用场景

• 当系统需要支持多种产品类型，并且未来可能会增加新的产品类型时。

• 当对象的创建过程复杂或需要解耦时。

• 当客户端代码需要根据条件创建不同的对象时。

优点

• 符合开闭原则，易于扩展。

• 客户端代码与具体产品解耦，提高了代码的灵活性。

缺点

• 每增加一个产品，就需要增加一个具体工厂类，可能会导致类的数量增加。

工厂方法模式的C#代码示例

下面是一个使用C#实现的工厂方法模式示例代码，并附有详细的文字说明。

代码实现

csharp

using System;

// 产品接口
public interface IProduct
{
    void Operation();
}

// 具体产品A
public class ProductA : IProduct
{
    public void Operation()
    {
        Console.WriteLine("ProductA operation.");
    }
}

// 具体产品B
public class ProductB : IProduct
{
    public void Operation()
    {
        Console.WriteLine("ProductB operation.");
    }
}

// 工厂接口
public interface IFactory
{
    IProduct CreateProduct();
}

// 具体工厂A，用于创建ProductA
public class FactoryA : IFactory
{
    public IProduct CreateProduct()
    {
        return new ProductA();
    }
}

// 具体工厂B，用于创建ProductB
public class FactoryB : IFactory
{
    public IProduct CreateProduct()
    {
        return new ProductB();
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建工厂A并生产产品A
        IFactory factoryA = new FactoryA();
        IProduct productA = factoryA.CreateProduct();
        productA.Operation();

        // 创建工厂B并生产产品B
        IFactory factoryB = new FactoryB();
        IProduct productB = factoryB.CreateProduct();
        productB.Operation();
    }
}

代码说明

1. 产品接口 IProduct

   • 定义了一个 Operation 方法，所有具体产品都需要实现这个接口。

   • 这是工厂方法模式的核心，确保所有产品具有统一的接口。

2. 具体产品 ProductA 和 ProductB

   • ProductA 和 ProductB 是实现了 IProduct 接口的具体产品类。

   • 每个产品类都有自己的 Operation 实现。

3. 工厂接口 IFactory

   • 定义了一个 CreateProduct 方法，用于创建产品。

   • 所有具体工厂都需要实现这个接口。

4. 具体工厂 FactoryA 和 FactoryB

   • FactoryA 负责创建 ProductA，FactoryB 负责创建 ProductB。

   • 每个工厂类都实现了 IFactory 接口，并在 CreateProduct 方法中返回具体的产品实例。

5. 主程序验证

   • 在 Main 方法中，分别创建 FactoryA 和 FactoryB 的实例。

   • 通过工厂的 CreateProduct 方法创建产品，并调用产品的 Operation 方法。

   • 输出结果验证了工厂方法模式的正确性。

输出结果

运行上述代码后，输出如下：

ProductA operation.
ProductB operation.

工厂方法模式的扩展性

如果需要增加新的产品类型，只需要增加一个新的具体产品类和对应的具体工厂类，而不需要修改现有代码。例如：

csharp

// 新增具体产品C
public class ProductC : IProduct
{
    public void Operation()
    {
        Console.WriteLine("ProductC operation.");
    }
}

// 新增具体工厂C
public class FactoryC : IFactory
{
    public IProduct CreateProduct()
    {
        return new ProductC();
    }
}

然后在 Main 方法中使用新的工厂：

csharp

IFactory factoryC = new FactoryC();
IProduct productC = factoryC.CreateProduct();
productC.Operation();

输出结果：

ProductC operation.

总结

工厂方法模式通过将对象的创建与使用分离，提高了代码的灵活性和可维护性。它符合开闭原则，易于扩展，适用于需要支持多种产品类型的场景。