设计模式--Factory Method

FrankFei,2007年3月9日

一、概述
在软件系统中，经常面临着“某个对象”的创建工作，由于需求的变化，这个对象的具体实现经常面临着剧烈的变化，但是它却拥有比较稳定的接口。如何应对这种变化？提供一种封装机制来隔离出“这个易变对象”的变化，从而保持系统中“其它依赖该对象的对象”不随着需求的改变而改变？这就是要说的Factory Method模式了。

 

二、意图

定义一个用户创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

 

三、结构图

 

四、举例

public abstract class Light
{
    public abstract void TurnOn();
    public abstract void TurnOff();
}

public class BulbLight : Light
{
    public override void TurnOn()
    { Console.WriteLine("Bulb Light is Turned on"); }

    public override void TurnOff()
    { Console.WriteLine("Bulb Light is Turned off"); }
}

public class TubeLight : Light
{
    public override void TurnOn()
    { Console.WriteLine("Tube Light is Turned on"); }

    public override void TurnOff()
    { Console.WriteLine("Tube Light is Turned off"); }
}

public abstract class Creator
{
    public abstract Light factory();
}

public class BulbCreator : Creator
{
    public override Light factory()
    { return new BulbLight(); }
}

public class TubeCreator : Creator
{
    public override Light factory()
    { return new TubeLight(); }
}

//Client
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Creator c1 = new BulbCreator();
        Creator c2 = new TubeCreator();

        Light l1 = c1.factory();
        Light l2 = c2.factory();

        l1.TurnOn();
        l1.TurnOff();

        Console.WriteLine("-----------------");

        l2.TurnOn();
        l2.TurnOff();
    }
}

 

五、优点

1、工厂方法使类中的代码不依赖于它必须创建的类，代码只要知道它需要创建的类的接口；

 

现在我们根据这句话来分析一下上面的例子：

1）工厂方法使类中的代码不依赖于它必须创建的类，对应于Creator c1 = new BulbCreator();也就是这行代码想要创建一个灯泡实例，但它并没有使用new BulbLight();这样，如果因需求迫使BulbLight类发生变化时，虽然客户程式是依赖于BulbLight，但此时并不会因为BulbLight的变化而使客户程式发生变化。

2）代码只要知道它需要创建的类的接口，对应于两个抽象类：Creator和Light

注：在客户程式中使用了具体类BulbCreator和TubeCreator，这个可以通过配置文件和反射来完成，详见：抽象工厂模式

六、缺点

1、新增加一个需要创建的类，就需要增加一个相应的子类；

 

七、适用性

1、当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候；
2、当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候；
3、当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候；

八、实现要点

1、Factory Method模式的两种情况：一是Creator类是一个抽象类且它不提供它所声明的工厂方法的实现；二是Creator是一个具体的类且它提供一个工厂方法的缺省实现。
2、工厂方法是可以带参数的。
3、工厂的作用并不仅仅只是创建一个对象，它还可以做对象的初始化，参数的设置等。

 

九、.Net Framework中的应用

1、获得迭代器

.NET中的集合和列表等聚合都提供了对自身进行遍历访问的迭代方法，集合实现IEnumerable接口，而迭代器实现IEnumerator接口。因为迭代器不能脱离聚合独立存在，所以其本身没有公开的构造函数，只能通过聚合创建。不同的聚合采用不同的迭代器，在IEnumerable中定义了产生迭代器的接口，即工厂方法。如图所示。

实现IEnumerable接口的类，如ArrayList等集合类实现了GetEnumerator函数，即实现了工厂方法的具体实现。根据不同的类，获得不同的IEnumerator。例如，ArrayList中的GetEnumerator返回的IEnumerator是ArrayListEnumeratorSimple,Sting中的GetEnumerator 返回的IEnumerator是 CharEnumerator：

 

using System; 
using System.Collections;

namespace Enumerator
{
    public class Class1
    {
        [STAThread]
        static void Main(sting[] args)
        {
            ArrayList a = new ArrayList();
            IEnuemrator e = a.GetEnumerator();

            System.Console.WriteLine(e.GetType().Name);

            String s = "";
            IEnumerator se = s.GetEnumerator();

            System.Console.WriteLine(se.GetType().Name);

            System.Console.ReadLine();
        }
    }
}

在这里，工厂方法起到了连接类层次的作用。

现在我们再来分析上面.Net Framework中的例子：

1)IEnumerator对应于Light，ArrayListEnumeratorSimple对应于BulbLight，CharEnumerator对应于TubeLight；

2)IEnumerable对应于Creator，ArrayList对应于BulbCreator，String对应于TubeCreator；

3)可以把上面的例子改为下面的例子更容易理解，虽然实际编程时不会这样写：

using System; 
using System.Collections;

namespace Enumerator
{
    public class Class1
    {
        [STAThread]
        static void Main(sting[] args)
        {
            IEnumerable a = new ArrayList();
            IEnuemrator e = a.GetEnumerator();

            System.Console.WriteLine(e.GetType().Name);

            IEnumerable s = "";
            IEnumerator se = s.GetEnumerator();

            System.Console.WriteLine(se.GetType().Name);

            System.Console.ReadLine();
        }
    }
}

 

 

十、总结

工厂方法模式（Factory Method Pattern）它不是用一个专门的类来决定实例化哪一个子类。相反，超类把这种决定延迟到每个子类。这种模式实际上没有决策点，既没有直接选择一个子类实例化的决策。按这种模式编写的程序定义了一个抽象类，它去创建对象，但让子类决定创建一种对象。Factory Method要解决的就是对象的创建时机问题，它提供了一种扩展的策略，很好地符合了开放封闭原则。

参考文献
《敏捷软件开发－原则、模式与实践》 Robert C. Martin
《.Net与设计模式》 甄镭
《Java与模式》 阎宏
“网络资源”