设计模式中的那些工厂

头号码甲 2021-03-24

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Intro

设计模式中有几个工厂模式，聊一聊这几个工厂模式的各自用法和使用示例，工厂模式包含简单工厂，抽象工厂，工厂方法，这些均属于创建型模式，
所谓创建型模式，就是说这几个设计模式是用来创建对象的。

简单工厂

首先来说一说，最简单的简单工厂

简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例

严格的来说，简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式，但不属于23种 GOF 设计模式之一。因为每次要新增类型的时候必须修改工厂内部代码，不符合开闭原则。

来看一个例子：

public class OperationFactory
{
    public static Operation CreateOperation(string operate)
    {
        Operation operation = null;
        switch (operate)
        {
            case "+":
                operation = new OperationAdd();
                break;

            case "-":
                operation = new OpertaionSub();
                break;

            case "*":
                operation = new OperationMul();
                break;

            case "/":
                operation = new OperationDiv();
                break;
        }
        return operation;
    }
}

这是一个简单的计算器的示例，支持简单的加减乘除操作，如果要增加一个操作的话就必须要有增加一个 switch ... case 分支，需要修改 CreateOperation 方法不能满足对扩展开放对修改关闭的开闭原则，所以普遍地认为简单工厂不属于设计模式之一，但是我觉得有时候简单的业务处理用简单工厂还是比较方便的。

抽象工厂

抽象工厂模式，提供一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。

实现抽象工作模式所需要的组件，主要部分：

抽象工厂/抽象产品
具体工厂1/具体产品1
具体工厂2/具体产品2
...

在客户端根据不同的配置选择不同的工厂，例如根据配置的数据库类型的不同选择使用 Access 数据库仓储的工厂还是使用 SqlServer 数据库的仓储工厂

示例：

IDbFactory factory = new AccessFactory();
var userRepo = factory.CreateUserRepo();
userRepo.Insert(null);
var departmentRepo = factory.CreateDepartmentRepo();

factory = new SqlServerFactory();
userRepo = factory.CreateUserRepo();
userRepo.Insert(null);

工厂方法

工厂方法模式（Factory Method）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子类。

工厂方法模式实现时，客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现客户端的操作，也会存在着选择判断的问题，不过和简单工厂相比，简单工厂的选择判断是在工厂内部，而工厂方法则将选择判断转移到了客户端。

示例：

ILeifengFactory factory = new UndergraduteFactory();
var studentLeifeng = factory.CreateLeifeng();
studentLeifeng.BuyRice();

factory = new VolunteerFactory();
var leifeng1 = factory.CreateLeifeng();
leifeng1.Sweep();

工厂模式的作用无外乎下面这四个。这也是判断要不要使用工厂模式的最本质的参考标准。

封装变化：创建逻辑有可能变化，封装成工厂类之后，创建逻辑的变更对调用者透明。
代码复用：创建代码抽离到独立的工厂类之后可以复用。
隔离复杂性：封装复杂的创建逻辑，调用者无需了解如何创建对象。
控制复杂度：将创建代码抽离出来，让原本的函数或类职责更单一，代码更简洁。

工厂方法和抽象工厂的区别

工厂方法模式：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
抽象工厂模式：为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类
区别在于产品，如果产品单一，最合适用工厂模式，但是如果有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。再通俗深化理解下：工厂模式针对的是一个产品等级结构，抽象工厂模式针对的是面向多个产品等级结构的。

抽象工厂关键在于产品之间的抽象关系，所以一般至少要两个产品；工厂方法在于生成产品，不关注产品间的关系，所以可以只生成一个产品。

抽象工厂更像一个复杂版本的策略模式，策略模式通过更换策略来改变处理方式或者结果；而抽象工厂的客户端，通过更换工厂而改变结果。

工厂方法目的是生产产品，所以能看到产品，而且还要使用产品。当然，如果产品在创建者内部使用，那么工厂方法就是为了完善创建者，从而可以使用创建者。另外创建者本身是不能更换所生产产品的。

抽象工厂的工厂是类；工厂方法的工厂是方法。抽象工厂的工厂类就做一件事情生产产品。生产的产品给客户端使用，绝不给自己用。工厂方法生产产品，可以给系统用，可以给客户端用，也可以自己这个类使用。自己这个类除了这个工厂方法外，还可以有其他功能性的方法。

选择的优化

简单工厂因为选择是在工厂内部的，不符合开闭原则，抽象工厂和工厂方法是将选择权交给客户端，由客户端根据需要自己决定要实例化的工厂。
在实际应用的时候大部分情况是只会使用一种工厂，这种情况我们一般可以借助反射+配置来优化选择，如果使用依赖注入，可以直接注入需要的服务即可。

使用反射+配置优化

private static readonly string AssemblyName = "AbstractFactoryPattern";
private static readonly string DbName = ConfigurationHelper.AppSetting("DbName");

public static IUserRepo CreateUserRepo()
{
    return (IUserRepo)typeof(DataAccess).Assembly.CreateInstance($"{AssemblyName}.{DbName}UserRepo");
}

public static IDepartmentRepo CreateDepartmentRepo()
{
    return (IDepartmentRepo)typeof(DataAccess).Assembly.CreateInstance($"{AssemblyName}.{DbName}DepartmentRepo");
}

使用依赖注入

依赖注入可以使得我们的代码变得更加良好，扩展性更强。

// 依赖注入
var builder = new ContainerBuilder();
builder.RegisterType<VolunteerFactory>().As<ILeifengFactory>();
builder.RegisterType<SqlServerFactory>().As<IDbFactory>();
var container = builder.Build();

var leifengFactory = container.Resolve<ILeifengFactory>();
var volunteer = leifengFactory.CreateLeifeng();
volunteer.Wash();

var dbFactory = container.Resolve<IDbFactory>();
dbFactory.CreateDepartmentRepo().CreateDepartment(null);