《Head.First设计模式》的学习笔记（5）－－工厂方法模式

意图：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。Factory Method 使一个类的实例化延迟到其子类。

结构：

实例：下面我们以Pizza店的例子来谈谈“工厂方法模式”的来龙去脉，我们学习的思路是“原始设计－－>简单工厂－－>工厂方法”。

情景分析：假如你有一个Pizza店，那么你的Pizza订单可能会写成如下代码（这段代码写在PizzaStore类里面）：

 1 public  Pizza OrderPizza()
 2          {
 3            Pizza pizza = new Pizza();
 4            pizza.Prepare();
 5            pizza.Bake();
 6            pizza.Cut();
 7            pizza.Box();
 8            return pizza;
 9        }
10

如果你的Pizza店的Pizza有很多类，那么你的Pizza订单会如何写呢，可能会写成如下：

 1 class  PizzaStore
 2      {
 3        public Pizza OrderPizza(String paramPizzaType)
 4        {
 5            Pizza pizza = null;
 6            if (paramPizzaType.Equals("cheese"))
 7            {
 8                pizza = new CheesePizza();
 9            }
10            else if (paramPizzaType.Equals("greek"))
11            {
12                pizza = new GreekPizza();
13            }
14            else if (paramPizzaType.Equals("pepperon"))
15            {
16                pizza = new PepperoniPizza();
17            }
18            pizza.Prepare();
19            pizza.Bake();
20            pizza.Cut();
21            pizza.Box();
22            return pizza;
23        }
24
25        // 省略        
26    }
27

 上面的代码有一个问题：当Pizza的种类发生改变（或增加或减少）时，这段代码必须重写。那么这段代码应该如何改进呢？其实我们只要封装变化点就行了，即代码中的“if，else”语句。封装的过程如下：
1）、创建SimplePizzaFactory类。
2）、在SimplePizzaFactory类中创建CreatPizza方法。
3）、把“if，else”语句写道CreatPizza方法中。
相应的代码如下：

 1 public   class  SimplePizzaFactory

 2      {

 3        public Pizza CreatPizza(String paramPizzaType)

 4        {

 5            Pizza pizza = null;

 6            if (paramPizzaType.Equals("cheese"))

 7            {

 8                pizza = new CheesePizza();

 9            }

10            else if (paramPizzaType.Equals("greek"))

11            {

12                pizza = new GreekPizza();

13            }

14            else if (paramPizzaType.Equals("pepperon"))

15            {

16                pizza = new PepperoniPizza();

17            }

18            return pizza;

19        }

20    }

21

这样做的好处：
1）、可以很好的达到代码重用。如果其他类想得到Pizza，都可以调用SimplePizzaFactory的CreatPizza（）方法。
2）、维护方便。如果Pizza的创建需要改变，只需要改变CreatPizza（）方法就行了，其他调用的地方不需要发生改变。
值得改进的地方：可以把CreatPizza（）写成静态方法。
改成静态方法的优点：不需要通过创建对象来使用类里的方法。
缺点：不能通过继承来改变创建对象的行为。
小结：
上面的代码其实是简单工厂模式的应用（简单工厂不是一个真正的模式）。
简单工厂（Simple Factory）模式的意图：Simple Factory模式根据提供给它的数据，返回几个可能类中的一个类的实例。通常它返回的类都有一个公共的父类和公共的方法。
结构：

工厂类角色Creator （SimplePizzaFactory）：工厂类在客户端的直接控制下（Create方法）创建产品对象。
抽象产品角色Product (Pizza)：定义简单工厂创建的对象的父类或它们共同拥有的接口。可以是一个类、抽象类或接口。
具体产品角色ConcreteProduct (CheesePizza， GreekPizza，PepperoniPizza)：定义工厂具体加工出的对象。
客户端Client（PizzaStore）：负责调用SimplePizzaFactory的Create方法。
其实SimplePizzaFactory的CreatPizza（）方法并没有符合面向对象的开闭原则，它没有对修改进行关闭，即当Pizza的种类改变时，这个方法必须重写，只不过改动的工作量减少了，只需要改动一处，其他调用的地方不需要变动而已。

新的需求：
1）、Pizza店有了加盟店，加盟店生产Pizza的流程应该一成不变。
2）、每个加盟店可能要提供不同风味的Pizza（比如纽约、芝加哥、加州）。
按照简单工厂的方法，我们可以这样做：创建NYPizzaFactory、ChicagoPizzaFactory、CaliforniaPizzaFactory类。相应的代码如下：

1 NYPizzaFactory nyFactory  =   new  NYPizzaFactory();  //  创建具有纽约风味的Pizza工厂
2             PizzaStore nyStore  =   new  PizzaStore(nyFactory);   //  建立Pizza店，经营纽约风味的Pizza
3             nyStore.OrderPizza( " cheese " );                     //  订购具有纽约风味的CheesePizza

 如果需求不发生改变，那么用简单工厂就已经足够了，但是一旦需求发生了变化，简单工厂就不能适应了。

变化后的需求：
1）、有些加盟店采用自创的流程，比如烘烤的做法有些差异（Bake方法改变）、不要切片（Cut方法不要）、采用其他公司的盒子（Box方法改变）等。
2）、Pizza的种类有可能发生改变（或增加或减少）。

我们的做法很简单，具体操作：
1）、把SimpleFactory的CreatPizza（）方法写回到PizzaStore里面。
2）、抽象PizzaStore，用NYPizzaStore、ChicagoPizzaStore等继承PizzaStore。
3）、具体的PizzaStore和具体的Pizza进行一一对应。

相应的类图如下（应用了工厂方法模式）：

 

说明：
1）、PizzaStore类是抽象类，相当于工厂方法模式的Creator类，NYPizzaStore类和ChicagoPizzaStore类继承了PizzaStore，相当于工厂方法模式的ConcreteCreator。
2）、Pizza是抽象类，相当于Product类，NYStyleCheesePizza类、NYStylePepperoniPizza类、NYStyleGreekPizza类、ChicagoStyleCheesePizza类、ChicagoStylePepperoniPizza类、ChicagoStyleGreekPizza类继承了Pizza类，相当于ConcreteProduct。
3）、NYPizzaStore类调用了NYStyleCheesePizza类、NYStylePepperoniPizza类、NYStyleGreekPizza类，ChicagoPizzaStore类调用了ChicagoStyleCheesePizza类、ChicagoStylePepperoniPizza类、ChicagoStyleGreekPizza类。

相应的代码如下：

Code
  1class Program
  2    {
  3        static void Main(string[] args)
  4        {
  5            PizzaStore nyStore = new NYPizzaStore();
  6            PizzaStore chicagoStore = new ChicagoPizzaStore();
  7
  8            Pizza pizza = nyStore.OrderPizza("cheese");
  9            Console.WriteLine("Ethan ordered a " + pizza.GetName());
 10
 11            pizza = chicagoStore.OrderPizza("cheese");
 12            Console.WriteLine("Joel orderd a " + pizza.GetName());
 13
 14            Console.ReadLine();
 15        }
 16    }
 17public class NYPizzaStore : PizzaStore
 18    {        
 19        public override Pizza CreatePizza(String paramPizzaType)
 20        {
 21            Pizza pizza = null;
 22            if (paramPizzaType.Equals("cheese"))
 23            {
 24                pizza = new NYStyleCheesePizza();
 25            }
 26            else if (paramPizzaType.Equals("greek"))
 27            {
 28                pizza = new NYStyleGreekPizza();
 29            }
 30            else if (paramPizzaType.Equals("pepperon"))
 31            {
 32                pizza = new NYStylePepperoniPizza();
 33            }
 34            return pizza;
 35        }
 36    }
 37public class ChicagoPizzaStore : PizzaStore
 38    {
 39        public override Pizza CreatePizza(String paramPizzaType)
 40        {
 41            Pizza pizza = null;
 42            if (paramPizzaType.Equals("cheese"))
 43            {
 44                pizza = new ChicagoStyleCheesePizza();
 45            }
 46            else if (paramPizzaType.Equals("greek"))
 47            {
 48                pizza = new ChicagoStyleGreekPizza();
 49            }
 50            else if (paramPizzaType.Equals("pepperon"))
 51            {
 52                pizza = new ChicagoStylePepperoniPizza();
 53            }
 54            return pizza;
 55        }
 56    }
 57public abstract class PizzaStore
 58    {
 59        public abstract Pizza CreatePizza(String paramType);        
 60
 61        public Pizza OrderPizza(String paramType)
 62        {
 63            Pizza pizza = CreatePizza(paramType);
 64            pizza.Prepare();
 65            pizza.Bake();
 66            pizza.Cut();
 67            pizza.Box();
 68            return pizza;
 69        }
 70    }
 71public abstract class Pizza
 72    {
 73        protected string name;    // 名称
 74        protected string sauce;   // 酱料类型
 75        protected string daugh;   // 面团类型
 76        protected List<string> toppings = new List<string>();  // 一套佐料
 77
 78        public void Prepare()
 79        {
 80            Console.WriteLine("Preparing " + name);
 81            Console.WriteLine("Tossing dough  ");
 82            Console.WriteLine("Adding sauce ");
 83            Console.WriteLine("Adding toppings : ");
 84            foreach (string str in toppings)
 85            {
 86                Console.WriteLine("  " + str);
 87            }
 88        }
 89
 90        public virtual void Bake()
 91        {
 92            Console.WriteLine("Bake for 25 minutes at 350 ");
 93        }
 94
 95        public virtual void Cut()
 96        {
 97            Console.WriteLine("Cutting the pizza into diagonal slices ");
 98        }
 99
100        public virtual void Box()
101        {
102            Console.WriteLine("Place pizza in official PizzaStore box");
103        }
104
105        public String GetName()
106        {
107            return name;
108        }
109    }
110public class ChicagoStyleCheesePizza :Pizza
111    {
112        public ChicagoStyleCheesePizza()
113        {
114            name = "Chicago Style Deep Dish Cheese Pizza";
115            daugh = "Extra Thick Crust Dough";
116            sauce = "Plum Tomato Sauce ";
117
118            toppings.Add("Shredded Mizzarella Cheese ");
119        }
120
121        public override void Cut()
122        {
123            Console.WriteLine("Cutting the pizza into squre slices "); // 芝加哥的Pizza切成方形
124        }
125    }
126public class NYStyleCheesePizza:Pizza
127    {
128        public NYStyleCheesePizza()
129        {
130            name = "NY Style Sauce and Cheese Pizza";
131            daugh = "Thin Crust Dough";
132            sauce = "Marinara Sauce ";
133
134            toppings.Add("Grated Regggiano Cheese");
135        }
136    }

工厂方法模式的特点：
1）、核心的工厂类不负责所有产品的创建，而是将具体创建工作交给子类去做，可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。
2）、工厂类与产品类往往具有平行的等级结构，它们之间一一对应。

工厂方法和简单工厂的区别：
1）、Factory Method 的核心是一个抽象工厂类，而Simple Factory 把核心放在一个具体类上。
2）、Factory Method 的具体工厂类都有共同的接口，或者有共同的抽象父类。
3）、当系统扩展需要添加新的产品对象时，Factory Method仅仅需要添加一个具体对象以及一个具体工厂对象，原有工厂对象不需要进行任何修改，也不需要修改客户端，很好的符合了“开放－封闭”原则。而Simple Factory 在添加新产品对象后不得不修改工厂方法，扩展性不好。

参考文献：
《Head.First设计模式》
  吕震宇  设计模式系列

源代码下载：/Files/wxj1020/PizzaStore.rar