C#设计模式(2)——简单工厂模式

一、引言

　　这个系列也是自己对设计模式的一些学习笔记,希望对一些初学设计模式的人有所帮助的,在上一个专题中介绍了单例模式,在这个专题中继续为大家介绍一个比较容易理解的模式——简单工厂模式。

二、简单工厂模式的介绍

　　说到简单工厂，自然的第一个疑问当然就是什么是简单工厂模式了？在现实生活中工厂是负责生产产品的,同样在设计模式中,简单工厂模式我们也可以理解为负责生产对象的一个类, 我们平常编程中，当使用"new"关键字创建一个对象时，此时该类就依赖与这个对象，也就是他们之间的耦合度高，当需求变化时，我们就不得不去修改此类的源码，此时我们可以运用面向对象（OO）的很重要的原则去解决这一的问题，该原则就是——封装改变，既然要封装改变，自然也就要找到改变的代码，然后把改变的代码用类来封装，这样的一种思路也就是我们简单工厂模式的实现方式了。下面通过一个现实生活中的例子来引出简单工厂模式。

　　在外面打工的人，免不了要经常在外面吃饭，当然我们也可以自己在家做饭吃，但是自己做饭吃麻烦，因为又要自己买菜，然而，出去吃饭就完全没有这些麻烦的，我们只需要到餐馆点菜就可以了，买菜的事情就交给餐馆做就可以了，这里餐馆就充当简单工厂的角色，下面让我们看看现实生活中的例子用代码是怎样来表现的。

自己做饭的情况：

 /// <summary>/// 自己做饭的情况/// 没有简单工厂之前，客户想吃什么菜只能自己炒的/// </summary>public class Customer{/// <summary>/// 烧菜方法/// </summary>/// <param name="type"></param>/// <returns></returns>public static Food Cook(string type){Food food = null;// 客户A说：我想吃西红柿炒蛋怎么办？// 客户B说：那你就自己烧啊// 客户A说： 好吧，那就自己做吧if (type.Equals("西红柿炒蛋")){food = new TomatoScrambledEggs();}// 我又想吃土豆肉丝, 这个还是得自己做// 我觉得自己做好累哦，如果能有人帮我做就好了？else if (type.Equals("土豆肉丝")){food = new ShreddedPorkWithPotatoes();}return food;}static void Main(string[] args){// 做西红柿炒蛋Food food1 = Cook("西红柿炒蛋");food1.Print();Food food2 = Cook("土豆肉丝");food2.Print();Console.Read();}}/// <summary>/// 菜抽象类/// </summary>public abstract class Food{// 输出点了什么菜public abstract void Print();}/// <summary>/// 西红柿炒鸡蛋这道菜/// </summary>public class TomatoScrambledEggs : Food{public override void Print(){Console.WriteLine("一份西红柿炒蛋！");}}/// <summary>/// 土豆肉丝这道菜/// </summary>public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food{public override void Print(){Console.WriteLine("一份土豆肉丝");}}

　　自己做饭，如果我们想吃别的菜时，此时就需要去买这种菜和洗菜这些繁琐的操作，有了餐馆（也就是简单工厂）之后，我们就可以把这些操作交给餐馆去做，此时消费者（也就是我们）对菜（也就是具体对象）的依赖关系从直接变成的间接的，这样就是实现了面向对象的另一个原则——降低对象之间的耦合度，下面就具体看看有了餐馆之后的实现代码（即简单工厂的实现）：

/// <summary>/// 顾客充当客户端，负责调用简单工厂来生产对象/// 即客户点菜，厨师（相当于简单工厂）负责烧菜(生产的对象)/// </summary>class Customer{static void Main(string[] args){// 客户想点一个西红柿炒蛋        Food food1 = FoodSimpleFactory.CreateFood("西红柿炒蛋");food1.Print();// 客户想点一个土豆肉丝Food food2 = FoodSimpleFactory.CreateFood("土豆肉丝");food2.Print();Console.Read();}}/// <summary>/// 菜抽象类/// </summary>public abstract class Food{// 输出点了什么菜public abstract void Print();}/// <summary>/// 西红柿炒鸡蛋这道菜/// </summary>public class TomatoScrambledEggs : Food{public override void Print(){Console.WriteLine("一份西红柿炒蛋！");}}/// <summary>/// 土豆肉丝这道菜/// </summary>public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food{public override void Print(){Console.WriteLine("一份土豆肉丝");}}/// <summary>/// 简单工厂类, 负责 炒菜/// </summary>public class FoodSimpleFactory{public static Food CreateFood(string type){Food food = null;if (type.Equals("土豆肉丝")){food= new ShreddedPorkWithPotatoes();}else if (type.Equals("西红柿炒蛋")){food= new TomatoScrambledEggs();}return food;}}

三、优点与缺点

　　看完简单工厂模式的实现之后，你和你的小伙伴们肯定会有这样的疑惑（因为我学习的时候也有）——这样我们只是把变化移到了工厂类中罢了，好像没有变化的问题，因为如果客户想吃其他菜时，此时我们还是需要修改工厂类中的方法（也就是多加case语句，没应用简单工厂模式之前，修改的是客户类）。我首先要说：你和你的小伙伴很对，这个就是简单工厂模式的缺点所在（这个缺点后面介绍的工厂方法可以很好地解决），然而，简单工厂模式与之前的实现也有它的优点：

简单工厂模式解决了客户端直接依赖于具体对象的问题，客户端可以消除直接创建对象的责任，而仅仅是消费产品。简单工厂模式实现了对责任的分割。
简单工厂模式也起到了代码复用的作用，因为之前的实现（自己做饭的情况）中，换了一个人同样要去在自己的类中实现做菜的方法，然后有了简单工厂之后，去餐馆吃饭的所有人都不用那么麻烦了，只需要负责消费就可以了。此时简单工厂的烧菜方法就让所有客户共用了。（同时这点也是简单工厂方法的缺点——因为工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都会受到影响，也没什么不好理解的，就如事物都有两面性一样道理）

虽然上面已经介绍了简单工厂模式的缺点，下面还是总结下简单工厂模式的缺点：

工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都会受到影响（通俗地意思就是：一旦餐馆没饭或者关门了，很多不愿意做饭的人就没饭吃了）
系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，这样就会造成工厂逻辑过于复杂。

了解了简单工厂模式之后的优缺点之后，我们之后就可以知道简单工厂的应用场景了：

当工厂类负责创建的对象比较少时可以考虑使用简单工厂模式（）
客户如果只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象的逻辑不关心时可以考虑使用简单工厂模式

四、简单工厂模式UML图

简单工厂模式又叫静态方法模式（因为工厂类都定义了一个静态方法），由一个工厂类根据传入的参数决定创建出哪一种产品类的实例（通俗点表达：通过客户下的订单来负责烧那种菜）。简单工厂模式的UML图如下：

五、.NET中简单工厂模式的实现

　　介绍完了简单工厂模式之后，我学习的时候就像：.NET类库中是否有实现了简单工厂模式的类呢？后面确实有，.NET中System.Text.Encoding类就实现了简单工厂模式，该类中的GetEncoding(int codepage)就是工厂方法，具体的代码可以通过Reflector反编译工具进行查看，下面我也贴出该方法中部分代码：

public static Encoding GetEncoding(int codepage)
{Encoding unicode = null;if (encodings != null){unicode = (Encoding) encodings[codepage];}if (unicode == null){object obj2;bool lockTaken = false;try{Monitor.Enter(obj2 = InternalSyncObject, ref lockTaken);if (encodings == null){encodings = new Hashtable();}unicode = (Encoding) encodings[codepage];if (unicode != null){return unicode;}switch (codepage){case 0:unicode = Default;break;case 1:case 2:case 3:case 0x2a:throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Argument_CodepageNotSupported", new object[] { codepage }), "codepage");case 0x4b0:unicode = Unicode;break;case 0x4b1:unicode = BigEndianUnicode;break;case 0x6faf:unicode = Latin1;break;case 0xfde9:unicode = UTF8;break;case 0x4e4:unicode = new SBCSCodePageEncoding(codepage);break;case 0x4e9f:unicode = ASCII;break;default:unicode = GetEncodingCodePage(codepage);if (unicode == null){unicode = GetEncodingRare(codepage);}break;}encodings.Add(codepage, unicode);return unicode;}
}

View Code

.NET 中Encoding的UML图为：

Encoding类中实现的简单工厂模式是简单工厂模式的一种演变，此时简单工厂类由抽象产品角色扮演，然而.NET中Encoding类是如何解决简单工厂模式中存在的问题的呢（即如果新添加一种编码怎么办）？在GetEncoding方法里的switch函数有如下代码：

 switch (codepage){.......default:unicode = GetEncodingCodePage(codepage);if (unicode == null){unicode = GetEncodingRare(codepage); //当编码很少见时
                    }break;......}