23种设计模式之工厂方法模式(Factory Method Pattern)【设计模式】

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一、工厂方法模式简介

工厂方法模式(Factory Method Pattern)是一种创建型设计模式,它通过定义一个创建对象的接口来让子类决定实例化哪一个类,使得一个类的实例化延迟到其子类。这种模式的核心思想是将对象的创建过程推迟到子类,从而实现更灵活、更可扩展的代码。

二、关键点

  1. 抽象产品(Abstract Product):定义产品对象的接口。
  2. 具体产品(Concrete Product):实现抽象产品接口的具体类。
  3. 抽象工厂(Creator):声明工厂方法,该方法返回一个产品对象。
  4. 具体工厂(Concrete Creator):实现抽象工厂的工厂方法,生成具体产品实例。

三、代码示例

假设我们有一个文档创建系统,不同类型的文档如 Word 文档和 PDF 文档。我们将使用工厂方法模式来实现这个系统。

3.1 定义抽象产品

csharp 复制代码
// 抽象产品 - 文档
public abstract class Document
{
    public abstract void Open();
}

3.2 实现具体产品

csharp 复制代码
// 具体产品 - Word 文档
public class WordDocument : Document
{
    public override void Open()
    {
        Console.WriteLine("Opening Word document...");
    }
}

// 具体产品 - PDF 文档
public class PdfDocument : Document
{
    public override void Open()
    {
        Console.WriteLine("Opening PDF document...");
    }
}

3.3 创建抽象工厂

csharp 复制代码
// 抽象工厂
public abstract class Application
{
    // 工厂方法
    public abstract Document CreateDocument();

    // 其他方法
    public void OpenDocument()
    {
        var doc = CreateDocument();
        doc.Open();
    }
}

3.4 实现具体工厂

csharp 复制代码
// 具体工厂 - Word 文档工厂
public class WordApplication : Application
{
    public override Document CreateDocument()
    {
        return new WordDocument();
    }
}

// 具体工厂 - PDF 文档工厂
public class PdfApplication : Application
{
    public override Document CreateDocument()
    {
        return new PdfDocument();
    }
}

3.5 客户端代码

csharp 复制代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 使用 Word 文档工厂
        Application app = new WordApplication();
        app.OpenDocument();  // 输出:Opening Word document...

        // 使用 PDF 文档工厂
        app = new PdfApplication();
        app.OpenDocument();  // 输出:Opening PDF document...
    }
}

四、解释

  1. 抽象产品 (Document):定义了所有文档类型都必须实现的方法 Open
  2. 具体产品 (WordDocument 和 PdfDocument):实现了 Document 接口,并提供了各自的实现。
  3. 抽象工厂 (Application):声明了工厂方法 CreateDocument,并包含使用产品对象的方法 OpenDocument
  4. 具体工厂 (WordApplication 和 PdfApplication):实现了 Application 的工厂方法 CreateDocument,返回具体的文档对象。

五、优缺点

5.1 优点

  • 遵循开放/关闭原则:添加新的产品类型时,只需要新增相应的具体工厂类和具体产品类,不需要修改现有代码。
  • 单一职责原则:工厂方法将产品的创建代码封装在具体工厂中,使得客户端代码和创建代码分离。

5.2 缺点

  • 类的数量增加:每增加一个新的产品类型,就需要新增一个具体工厂类和具体产品类。
  • 复杂性增加:相比于直接实例化对象,引入了更多的类和接口,增加了系统的复杂性。

六、适用场景

  • 需要创建的对象较复杂:对象的创建过程较复杂,可能包含一些初始化步骤。
  • 需要灵活的对象创建方式:需要通过子类来决定实例化哪一个具体类,以满足不同的需求。
  • 希望将对象的创建过程封装起来:希望将对象的创建过程与其使用过程分离,增强代码的可维护性和可扩展性。
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