写给准备跳槽的小伙伴们的设计模式——工厂方法设计模式

概述

工厂方法模式（FactoryMethod），定义一个创建产品对象的工厂接口，让工厂子类决定实例化那一个产品类。我们把被创建的对象称为“产品”，把创建产品的对象称为“工厂”。如果要创建的产品不多，只要一个工厂类就可以完成，这种模式叫“简单工厂模式”，它不属于 23 种经典设计模式，它的缺点是增加新产品时会违背“开闭原则”（可以通过反射克服该缺点）。

工厂方法模式是对简单工厂模式的进一步抽象化，其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满足开闭原则。

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需求案例

我们先来看一看这样一个案例，小学生玩的四则运算，当客户输入两个数，然后输入一个操作符，获得结果！我们先用简单工厂写下逻辑代码，验证下简单工厂的缺点。

简单工厂代码

   /// <summary>
    ///  静态工作方法 实际上就是把创建对象的过程放到静态方法里面
    /// </summary>
    public class CalFactory
    {
        public static ICalculator GetCalculator(string oper)
        {
            ICalculator? calculator = null;
            switch (oper)
            {
                case "*":
                    calculator = new Mul();
                    break;
                case "+":
                    calculator = new Add();
                    break;
                case "-":
                    calculator = new Sub();
                    break;
                case "/":
                    calculator = new Div();
                    break;
            }
            return calculator;
        }
    }

   public interface  ICalculator
    {
        double GetResult(double d1,double d2);
    }

    public class Add : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
           return d1+ d2;   
        }
    }
    public class Sub : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1-d2;
        }
    }
    public class Mul : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1* d2;
        }
    }
    public class Div : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1 / d2;
        }

//C# 控制台调用
Console.WriteLine("简单工厂设计模式!");
Console.WriteLine("请输入操作数1");
var d1 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("请输入操作数2");
var d2 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
ICalculator calculator = null;
Console.WriteLine("请输入操作符");
string flag=Console.ReadLine();

calculator= CalFactory.GetCalculator(flag);   
double reslut= calculator.GetResult(d1,d2);
Console.WriteLine(reslut);

这个需求的代码逻辑很简单，一看基本就会，我们主要说下简单工厂模式的优缺点；

优点：

1、简单工厂设计模式解决了客户端直接依赖具体对象的问题，客户端消除了创建对象的责任，仅仅承担使用的责任。简单工厂模式实现了对责任的分割；
2、简单工厂起到了代码复用的作用；
缺点：
1、系统扩展困难，一旦加入新功能，就必须要修改工厂逻辑。破坏了开闭原则；
2、简单工厂集合了多有创建对象的逻辑，一旦不能正常工作，会导致整个系统出问题；

工厂方法代码

还是上面的需求，我们定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

    public interface ICalFactory
    {
        ICalculator GetCalculator();
    }
    public class MulFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Mul();
        }
    }
  public class AddFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Add();
        }
    }
  public class SubFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Sub();
        }
    }
    public class DivFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Div();
        }
    }

   public interface ICalculator
    {
        double GetResult(double d1, double d2);
    }

    public class Add : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1 + d2;
        }
    }
    public class Sub : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1 - d2;
        }
    }
    public class Mul : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1 * d2;
        }
    }
    public class Div : ICalculator
    {
        public double GetResult(double d1, double d2)
        {
            return d1 / d2;
        }
    }

//C# 控制台调用
Console.WriteLine("请输入操作数1");
var d1 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("请输入操作数2");
var d2 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());

Console.WriteLine("请输入操作符");
string flag = Console.ReadLine();

ICalFactory? calFactory = null;

switch (flag)
{
    case "*":
        calFactory = new MulFactory();
        break;
    case "+":
        calFactory = new AddFactory();
        break;
    case "-":
        calFactory = new SubFactory();
        break;
    case "/":
        calFactory = new DivFactory();
        break;
}

ICalculator calculator=calFactory?.GetCalculator();
var result= calculator.GetResult(d1, d2);
Console.WriteLine(result);

我们目前是使用了工厂方法设计模式来实现了需求，但能看到源码里面有一坨switch case,我们接下来通过反射处理switch case

没有switch case的工厂方法代码

 public class OperFactory:Attribute
    {
        public string  Oper { get;  }
        public OperFactory(string value)
        {
            Oper=value;
        }
    }

  public class ReflectionFactory
    {
        //根据用户输入的操作符 返回一个对象
        Dictionary<string, ICalFactory> dic=new Dictionary<string, ICalFactory>();
        public ReflectionFactory()
        {
            //拿到当前正在运行的程序集
            Assembly assembly= Assembly.GetExecutingAssembly();
            foreach (var item in assembly.GetTypes())
            {
                //IsAssignableFrom 表示item继承了ICalFactory或实现了ICalFactory
                if (typeof(ICalFactory).IsAssignableFrom(item)&&!item.IsInterface)
                {
                    OperFactory of= item.GetCustomAttribute<OperFactory>();
                    if (of != null)
                    {
                        //给键值对集合赋值
                        dic[of.Oper] = Activator.CreateInstance(item) as ICalFactory;
                    }
                }
            }
        }

        public ICalFactory GetFac(string s)
        {
            if (dic.ContainsKey(s))
            {
                return dic[s];
            }
            return null;
        }
    }

   public interface ICalFactory
    {
        ICalculator GetCalculator();
    }
    [OperFactory("*")]
    public class MulFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Mul();
        }
    }
    [OperFactory("+")]
    public class AddFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Add();
        }
    }
    [OperFactory("-")]
    public class SubFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Sub();
        }
    }
    [OperFactory("/")]
    public class DivFactory : ICalFactory
    {
        public ICalculator GetCalculator()
        {
            return new Div();
        }
    }

//C# 控制台调用
ReflectionFactory reflectionFactory = new ReflectionFactory();
ICalFactory calFactory2=  reflectionFactory.GetFac(flag);
 var result2= calFactory2.GetCalculator().GetResult(d1, d2);
Console.WriteLine(result2);

总结

一个四则运算的需求，分别采用简单工厂和工厂方法实现，其实各有优缺点，使用哪种设计模式主要取决于自己的业务，有何疑问，欢迎交流。