建立型模式之工廠方法
目錄
定義與特點
工廠方法（FactoryMethod）模式的定義：定義一個建立產品物件的工廠介面，將產品物件的實際建立工作推遲到具體子工廠類當中。這滿足建立型模式中所要求的“建立與使用相分離”的特點。
我們把被建立的物件稱為“產品”，把建立產品的物件稱為“工廠”。
如果要建立的產品不多，只要一個工廠類就可以完成，這種模式叫“簡單工廠模式”，它不屬於 GoF 的 23 種經典設計模式，它的缺點是增加新產品時會違背“開閉原則”（可以通過反射克服該缺點）。
“工廠方法模式”是對簡單工廠模式的進一步抽象化，其好處是可以使系統在不修改原來程式碼的情況下引進新的產品，即滿足開閉原則。
工廠方法模式的主要優點有：
- 使用者只需要知道具體工廠的名稱就可得到所要的產品，無須知道產品的具體建立過程（對建立過程複雜的物件很有作用）；
- 在系統增加新的產品時只需要新增具體產品類和對應的具體工廠類，無須對原工廠進行任何修改，滿足開閉原則；
其缺點是：每增加一個產品就要增加一個具體產品類和一個對應的具體工廠類，這增加了系統的複雜度。
結構與實現
工廠方法模式由抽象工廠、具體工廠、抽象產品和具體產品等4個要素構成。本節來分析其基本結構和實現方法。
模式的結構
工廠方法模式的主要角色如下：
- 抽象工廠（Abstract Factory）：提供了建立產品的介面，呼叫者通過它訪問具體工廠的工廠方法 CreateProduct() 來建立產品。
- 具體工廠（ConcreteFactory）：主要是實現抽象工廠中的抽象方法，完成具體產品的建立。
- 抽象產品（Product）：定義了產品的規範，描述了產品的主要特性和功能。
- 具體產品（ConcreteProduct）：實現了抽象產品角色所定義的介面，由具體工廠來建立，它同具體工廠之間一一對應。
抽象工廠、抽象產品可以是介面，也可以是抽象類。抽象產品的定義方式取決於產品物件的建模事物，抽象工廠的定義方式一般與抽象產品的定義方式保持一致。
一般情況下，產品物件是對現實世界中的事物進行建模，使用抽象類定義抽象產品更合理。特殊情況下，產品物件對功能元件、功能實現建模或產品物件已有父物件（C#中物件只能有一個父類）時則使用介面定義抽象產品。
其結構圖如圖所示（使用抽象類）：
模式的實現
根據上圖寫出的該模式的程式碼如下：
//訪問類
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//工廠方法
Product product1 = new ConcreteFactory1().CreatProduct();
product1.ShowInfo();
Product product2 = new ConcreteFactory2().CreatProduct();
product2.ShowInfo();
Console.ReadKey();
}
}
/// <summary>
/// 抽象產品類
/// </summary>
public abstract class Product
{
public abstract void ShowInfo();
}
/// <summary>
/// 具體產品類1
/// </summary>
public class ConcreteProduct1 : Product
{
public override void ShowInfo()
{
Console.WriteLine("產品型別為Product1");
}
}
/// <summary>
/// 具體產品類2
/// </summary>
public class ConcreteProduct2 : Product
{
public override void ShowInfo()
{
Console.WriteLine("產品型別為Product2");
}
}
/// <summary>
/// 抽象工廠類
/// </summary>
public abstract class AbstractFactory
{
public abstract Product CreatProduct();
}
/// <summary>
/// 具體工廠類1
/// </summary>
public class ConcreteFactory1 : AbstractFactory
{
public override Product CreatProduct()
{
return new ConcreteProduct1();
}
}
/// <summary>
/// 具體工廠類2
/// </summary>
public class ConcreteFactory2 : AbstractFactory
{
public override Product CreatProduct()
{
return new ConcreteProduct2();
}
}
執行結果：
產品型別為Product1
產品型別為Product2
上述程式碼，新增新型別的產品，需要新增新產品類和新產品工廠類，工廠父類AbstractFactory不需要修改，這樣對於已有的工廠不會產生任何潛在的改動影響——便於擴充套件。
這種方式和直接new ConcreteProduct1()、new ConcreteProduct2()有點像，只不過由每一種Product自己的工廠類複雜new操作，主要原因如下：
- new一個Product出來，可能有很多欄位都需要賦值，還要執行一些初始化方法。如果這些賦值、方法在客戶client類裡面寫，那麼其他所有客戶都要寫這些程式碼，程式碼重複。如果這些賦值、方法寫在產品類的建構函式裡面，要乾的事情特別多，幾十行上百行的程式碼，全放建構函式裡面，有點違背設計原則，在建構函式做太複雜的操作，當出錯時發現錯誤有時會很困難。建構函式應該儘量簡單，一眼望穿，最好能保證永不出現構造失敗的情況。
- 如果ConcreteProduct1多了一個子類ConcreteProduct1Child，現在生產產品時返回這個類的物件，那麼所有客戶端的new ConcreteProduct1，都要換成new ConcreteProduct1Child，而如果做成工廠模式，直接在返回ConcreteProduct1的程式碼哪裡更改一下返回ConcreteProduct1Child類的物件就可以了，反正返回的都是Product1（抽象父類）——方便維護。
- 如果所有的產品類，在返回物件之前，又要新增新的邏輯了，那麼需要一個個類的找，修改，如果全集中在工廠類中，直接在工廠類中修改即可，避免遺漏，還是——方便維護。
如果返回一個例項要做很多事情，不好直接寫在建構函式裡面，可以寫在具體的工廠類裡面，而且如果工廠父類要新增新的邏輯，所有工廠同時享有。所以工廠模式主要是有程式碼重用，分割職責解耦，便於維護的特點。
應用場景
工廠方法模式通常適用於以下場景：
- 客戶只知道建立產品的工廠名，而不知道具體的產品名。如 TCL 電視工廠、海信電視工廠等。
- 建立物件的任務由多個具體子工廠中的某一個完成，而抽象工廠只提供建立產品的介面。
- 客戶不關心建立產品的細節，只關心產品的品牌。
擴充套件：簡單工廠模式
當需要生成的產品不多且不會增加，一個具體工廠類就可以完成任務時，可刪除抽象工廠類。這時工廠方法模式將退化到簡單工廠模式，其結構圖如圖所示：