【设计模式】06 – 工厂模式

定义一个可以产生对象的接口，但是让子类决定要产生哪一个类的对象。工厂方法模式让类的实例化程序延迟到子类中实施。

工厂模式，顾名思义，主要用在“大量生产某个东西”的地方，并且是有组织，有规律的进行生产。在程序开发中，会遇到大量生成某个对象的情况。比如游戏中，需要生成若干敌人，这些敌人既可以是相同的，也可以是有差别的，像模型，属性等。如果每次生成的时候，都对其进行手动初始化，改下属性啦，位置什么的，肯定很麻烦，还容易出错~

那么有没有一种可以将这些生成行为规范化的方法呢？

那就是工厂模式~

简单工厂模式

举个栗子，巧克力和香子兰肚子饿了，她们要吃好吃的。巧克力说她要吃蛋糕，香子兰说她只要一杯奶茶就够了。以编程的角度看，我们需要生成蛋糕和奶茶。常规思路代码如下:

首先定义蛋糕类和奶茶类;

public class Cake
{
    public Cake()
    {
        Console.WriteLine("生成蛋糕。");
    }
}

public class MilkTea
{
    public MilkTea()
    {
        Console.WriteLine("生成奶茶。");
    }
}

然后在Main方法里生成;

public static void Main(string[] args)
{
    string str = Console.ReadLine();

    Cake cake;
    MilkTea milkTea;
            
    if (str == "蛋糕")
    {
        cake = new Cake();
    }
    else if (str == "奶茶")
    {
        milkTea = new MilkTea();
    }
}

可以看到，这样的代码存在不小的问题，首先是即便是生成一种，我们也要把其他所有食物进行声明，不然无法获得引用，当然这个可以通过定义一个食物父类来解决。另外如果要增加别的食物，需要修改main方法。如果食物种类少了还好，但是当达到成百上千时，结构会非常臃肿，而且违反了开闭原则。

接下来我们使用简单工厂模式改写下：

首先定义一个食物基类Food，并让蛋糕和奶茶继承：

public abstract class Food
{
        
}

public class Cake : Food
{
    public Cake()
    {
        Console.WriteLine("生成蛋糕。");
    }
}

public class MilkTea : Food
{
    public MilkTea()
    {
        Console.WriteLine("生成奶茶。");
    }
}

然后定义工厂类用来产生食物：

public class FoodFactory
{
    public Food CreateFood(string foodName)
    {
        if (String.IsNullOrEmpty(foodName))
        {
            return null;
        }

        Food food = null;
        switch (foodName)
        {
            case "蛋糕":
                food = new Cake();
                break;
            case "奶茶":
                food = new MilkTea();
                break;
                
            default:
                break;
        }

        return food;
    }
}

最后在Main方法里调用：

public static void Main(string[] args)
{
    FoodFactory factory = new FoodFactory();
                
    string str = Console.ReadLine();
    Food food = factory.CreateFood(str);
}

可以看到，这次Main方法简洁了许多，通过使用简单工厂模式，成功的将“生成”和“使用”进行分离，极大的降低了耦合度。前台只需要知道通过传参获得想要的对象就够了。至于怎么生成那是后台工厂类的事。之后如果想增加新的食物，只需要改一下新建一个类并继承自Food，再switch里的参数就行了。

工厂方法模式

看过了简单工厂模式，是不是觉得已经没问题了呢？然而以上只是为了演示，并没有多少功能性的代码。试想一下，在实际开发中，如果需要很多与对象创建有关的代码，而且需要创建很多对象，是不是意味着要在这个简单工厂类里编写很多方法。比如说蛋糕要调整大小，奶茶要调整甜度等等。这样的话每次都需要打开这个简单工厂类进行修改。。

接下来研究工厂方法模式：向上代码：

这次对工厂类进行了抽象：

public interface IFoodFactory
{
    Food Create();
}

public class CakeFactory : IFoodFactory
{
    public Food Create()
    {
        return new Cake();
    }
}
    
public class MilkTeaFactory : IFoodFactory
{
    public Food Create()
    {
        return new MilkTea();
    }
}

Main里调用，这次取消了判断代码。

public static void Main(string[] args)
{
    IFoodFactory cakeFactory = new CakeFactory();
    IFoodFactory milkFactory = new MilkTeaFactory();
    
    Food cake = cakeFactory.Create();
    Food milkTea = milkFactory.Create();
}

这个模式是对简单工厂模式的解耦，在工厂方法模式中一个子类对应一个工厂类，而这些工厂类都实现于一个抽象接口。相当于把原来的一个简单工厂类进行了拆分。降低了耦合度。

抽象工厂模式

其实绝大多数情况下使用以上的模式就可以了，不过还有种情况，巧克力除了要吃蛋糕还要喝奶茶，香子兰除了喝奶茶还要吃蛋糕。这种情况利用上面的方法也不是不可以，可以如果她们还要冰淇淋，饼干，薯片等等一大堆的东西呢。总不能在main方法里写一大堆调用方法吧。

接下来介绍另一种工厂模式：抽象工厂模式。先上代码：

这次对工厂和单个种类的食物进行了抽象~

public abstract class Cake
{
        
}

public class StrawberryCake : Cake
{
    public StrawberryCake()
    {
        Console.WriteLine("生成草莓蛋糕。");
    }
}

public abstract class MilkTea 
{
        
}

public class RedBeanMilkTea : MilkTea
{
    public RedBeanMilkTea()
    {
        Console.WriteLine("生成红豆奶茶。");
    }
}

将巧克力与香子兰当做工厂：

public abstract class IFoodFactory
{
    public abstract Cake CreateCake();
    public abstract MilkTea CreateMilkTea();

    public virtual void Create()
    {
        CreateCake();
        CreateMilkTea();
    }
}

/// <summary>
/// 巧克力。
/// </summary>
public class ChocolatFactory : IFoodFactory
{
    public override Cake CreateCake()
    {
        // 此处可以增加条件，生成不同的对象
        return new StrawberryCake();
    }

    public override MilkTea CreateMilkTea()
    {
        // 此处可以增加条件，生成不同的对象
        return new RedBeanMilkTea();
    }
}
    
/// <summary>
/// 香子兰
/// </summary>
public class VanillaFactory : IFoodFactory
{
    public override Cake CreateCake()
    {
        // 此处可以增加条件，生成不同的对象
        return new StrawberryCake();
    }

    public override MilkTea CreateMilkTea()
    {
        // 此处可以增加条件，生成不同的对象
        return new RedBeanMilkTea();
    }
}

然后调用：

public static void Main(string[] args)
{
    IFoodFactory chocolat = new ChocolatFactory();
    IFoodFactory vanilla = new VanillaFactory();
                
    chocolat.Create();
    vanilla.Create();
}