关于工厂模式的定义和实现

前言

部分摘自：《设计模式之禅》这本书

工厂模式的定义：

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使-一个类的实例化延迟到其子类。

一个好理解的例子：

东汉《风俗通》记录了一则神话故事，开天辟地，未有人民，女娲搏黄土做人"，讲述的内容就是大家非常熟悉的女娲造人的故事。开天辟地之初，大地上并没有生物，只有苍茫大地，纯粹而洁净的自然环境，寂静而又寂寞，于是女娟决定创造一个新物种(即人类)来增加世界的繁荣，怎么制造呢? 别忘了女娲是神仙，没有办不到的事情，造人的过程是这样的，首先，女娲采集黄土捏成人的形状，然后放到八卦炉中烧制，最后放置到大地上生长，工艺过程是没有错的，但是意外随时都会发生。第一次烤泥人，感觉应该熟了，往大地上一放，哇没烤熟!于是一个白人诞生了！第二次烤泥人，上一次没烤熟，这次多烤一会儿，放到世间一看，嘿，熟过头了，于是黑人诞生了！第三次烤泥人，边烧制一边察看，直到表皮微责，嘿，刚好，于是黄色人种出现了！

这个造人过程是比较有意思的，是不是可以通过代码来实现这个过程呢? 在面向对象的思维中，万物皆对象，是对象我们就可以通过软件设计来实现。

首先对造人过程进行分析，该过程步及三个对象：女娲、八卦炉、三种不同肤色的人。
女娲可以使用场景类Client来表示。
八卦炉类似于一个工厂，负责制造产品(即人类)。
三种不同肤色的人，他们都是同一个抽象类（人类）下的不同实现，都是人类，只是肤色、语言不同。对于八卦炉来说都是它生产出的产品。

先定义工厂接口：

csharp 复制代码

    public interface IFactory
    {
        public T CreateHuman<T>() where T : Human;
    }

定义工厂的实现类：

csharp 复制代码

	public class HumanFactory: IFactory
    {
        public T CreateHuman<T>() where T : Human
        {
            // 动态实例化泛型类
            return Activator.CreateInstance<T>();
        }
    }

定义人的抽象类：

csharp 复制代码

  	public abstract class Human
    {
        public abstract void GetColor();
    }

定义不同肤色的人类：

csharp 复制代码

 	public class YellowHuman : Human
    {
        public override void GetColor()
        {
            Console.WriteLine("我是黄种人！");
        }
    }
    
	public class WhiteHuman : Human
    {
        public override void GetColor()
        {
            Console.WriteLine("我是白种人！");
        }
    }

	public class BlackHuman : Human
    {
        public override void GetColor()
        {
            Console.WriteLine("我是黑人！");
        }
    }

客户端：

csharp 复制代码

	class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
			// 实例化工厂类
            HumanFactory factory = new HumanFactory();
 
            Human yellowHuman = factory.CreateHuman<YellowHuman>();
            yellowHuman.GetColor();

            Human whiteHuman = factory.CreateHuman<WhiteHuman>();
            whiteHuman.GetColor();
            
            Human blackHuman = factory.CreateHuman<BlackHuman>();
            whiteHuman.GetColor();
        }
    }

执行结果：

工厂模式的优点呢？我们为什么要使用工厂模式？

首先，良好的封装性代码结构清晰。一个对象创建是有条件约束的，如一个调用者需要一个具体的产品对象。只要知道这个产品的类名即可，不用知道创建对象的艰辛过程，降低模块间的耦合。
其次，工厂模式的扩展性非常优秀。在增加产品类的情况下，只要适当地修改具体的工厂类或扩展一个工厂类。就可以完成拥抱变化。例如在我们的例子中，需要增加一个棕色人种，则只需要增加一个BrownHuman类，工厂类不需要任何修改就可完成系统扩展。
再次，屏蔽产品类。这一特点非常重要，产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，它只需要关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不要发生变化。因为产品类的实例化工作是由工厂类负责的，一个产品对象具体由哪一个产品生成是由工厂类决定的。
在数据库开发中，大家应该能够深刻体会到工厂方法模式的好处：如果使用JDBC连接数据库，数据库从MySQL切换到Oracle,需要改动的地方就是切换一下驱动名称(前提条件是SQL语句是标准语句)，其他的都不需要修改，这是工厂方法模式灵活性的一个直接案例。
最后，工厂方法模式是典型的解耦框架。高层模块值需要知道产品的抽象类，其他的实现类都不用关心，符合迪米特法则，我不需要的就不要去交流;也符合依赖倒置原则，只依赖产品类的抽象;当然也符合里氏替换原则，使用产品子类替换产品父类，没问题!

工厂模式的适用场景

首先，工厂方法模式是new一个对象的替代品，所以在所有需要生成对象的地方都可以使用，但是需要慎重地考虑是否要增加一个工厂类进行管理，增加代码的复杂度。
其次，需要灵活的、可扩展的框架时，可以考虑采用工厂方法模式。万物皆对象，那万物也就皆产品类。例如需要设计一个连接邮件服务器的框架，有三种网络协议可供选择: POP3、 IMAP、HTTP，我们就可以把这三种连接方法作为产品类，定义一个接口如IConnectMail, 然后定义对邮件的操作方法，用不同的方法实现三个具体的产品类(也就是连接方式)。再定义一个工厂方法，按照不同的传入条件，选择不同的连接方式。如此设计，可以做到完美的扩展。

简单工厂模式

我们这样考虑一个问题：一个模块仅需要一个工厂类，没有必要把它生产出来，使用静态的方法就可以了，根据这一要求，我们把上例中的HumanFactory修改一下，把生产Human的方法改成静态的，并且去掉IFactory接口就行了。工厂类：

csharp 复制代码

	 public class HumanFactory
    {
        public static T CreateHuman<T>() where T : Human
        {
            return Activator.CreateInstance<T>();
        }
    }

客户端：

csharp 复制代码

 class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            //HumanFactory factory = new HumanFactory();

            Human yellowHuman = HumanFactory.CreateHuman<YellowHuman>();
            yellowHuman.GetColor();

            Human whiteHuman = HumanFactory.CreateHuman<WhiteHuman>();
            whiteHuman.GetColor();

            Human blackHuman = HumanFactory.CreateHuman<BlackHuman>();
            blackHuman.GetColor();
        }
    }