设计模式 1 工厂方法模式

设计模式 1

  • 创建型模式(5):工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
  • 结构型模式(7):适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
  • 行为型模式(11):责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

文章目录

  • 设计模式 1
    • 简单工厂模式(Simple Factory Pattern)
      • 1 定义
      • 2 结构
      • 3 示例代码
      • 4 特点
      • 5 适用场景
    • 工厂方法模式(Factory Method Pattern)
      • 1 定义
      • 2 结构
      • 3 示例代码
      • 4 特点
      • 5 适用场景

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)

1 定义

简单工厂模式,也称为静态工厂方法模式,并不属于GoF(Gang of Four)设计模式之一。它提供了一个创建对象的简单接口,通过传递不同的参数来决定创建哪种类的实例。

2 结构

简单工厂模式包含以下角色:

  • 工厂类(Factory): 提供一个静态方法,根据传入的参数来创建不同类型的对象。
  • 产品(Product): 定义创建对象的接口或抽象类。
  • 具体产品(ConcreteProduct): 实现产品接口的具体类。

UML 类图

+-------------------+
|      Factory      |
+-------------------+
| + CreateProduct() |
+-------------------+
          |
          v
+-------------------+
|    Product        |
+-------------------+
         / \
        /   \
+--------+ +---------+
|ProductA| |ProductB |
+--------+ +---------+

3 示例代码

// 产品接口
public interface IProduct
{
    void Display();
}

// 具体产品A
public class ProductA : IProduct
{
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine("Product A");
    }
}

// 具体产品B
public class ProductB : IProduct
{
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine("Product B");
    }
}

// 简单工厂
public class SimpleFactory
{
    public static IProduct CreateProduct(string type)
    {
        if (type == "A")
        {
            return new ProductA();
        }
        else if (type == "B")
        {
            return new ProductB();
        }
        else
        {
            throw new ArgumentException("Invalid type");
        }
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IProduct product = SimpleFactory.CreateProduct("A");
        product.Display();
    }
}

4 特点

  • 优点:
    • 简单易懂,适合创建少量对象的情况。
    • 统一了对象的创建过程,便于管理和修改。
  • 缺点:
    • 不符合开放-关闭原则:每增加一种新类型的产品,都需要修改工厂类。
    • 工厂类过于集中,扩展性较差,随着产品种类的增加,工厂类会变得臃肿。
    • 只适用于创建单一产品族的情况。

5 适用场景

  • 当一个系统中需要创建的对象较少,并且不需要对创建逻辑进行高度的扩展或修改时。
  • 当客户端只需指定创建对象的类型,而不关心具体的创建过程时。

工厂方法模式(Factory Method Pattern)

1 定义

工厂方法模式定义了一个用于创建对象的接口,但由子类决定实例化哪一个类。通过这种方式,工厂方法将对象的创建推迟到子类。

2 结构

工厂方法模式包含以下角色:

  • 抽象产品(Product): 定义工厂方法所创建对象的接口或抽象类。
  • 具体产品(ConcreteProduct): 实现 Product 接口或继承 Product 抽象类的具体类。
  • 抽象创建者(Creator): 声明工厂方法,该方法返回一个 Product 类型的对象。也可以包含一些默认实现。
  • 具体创建者(ConcreteCreator): 实现工厂方法,返回具体产品的实例。

UML 类图

      +---------------------+
      |     Creator         |
      +---------------------+
      | + FactoryMethod()   |
      +---------------------+
               |
               |
               v
      +---------------------+
      | ConcreteCreator      |
      +---------------------+
      | + FactoryMethod()    |
      +---------------------+
               |
               |
               v
      +---------------------+
      | ConcreteProduct      |
      +---------------------+
      | Implements Product   |
      +---------------------+

3 示例代码

假设我们要创建不同类型的日志记录器(如控制台日志记录器和文件日志记录器),可以使用工厂方法模式。

// 产品接口
public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

// 具体产品1:控制台日志记录器
public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine("Console Logger: " + message);
    }
}

// 具体产品2:文件日志记录器
public class FileLogger : ILogger
{
    public void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine("File Logger: " + message);
    }
}

// 抽象创建者
public abstract class LoggerFactory
{
    public abstract ILogger CreateLogger();

    public void WriteLog(string message)
    {
        var logger = CreateLogger();
        logger.Log(message);
    }
}

// 具体创建者1
public class ConsoleLoggerFactory : LoggerFactory
{
    public override ILogger CreateLogger()
    {
        return new ConsoleLogger();
    }
}

// 具体创建者2
public class FileLoggerFactory : LoggerFactory
{
    public override ILogger CreateLogger()
    {
        return new FileLogger();
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        LoggerFactory loggerFactory = new ConsoleLoggerFactory();
        loggerFactory.WriteLog("This is a console log.");

        loggerFactory = new FileLoggerFactory();
        loggerFactory.WriteLog("This is a file log.");
    }
}

4 特点

  • 优点:
    • 遵循单一职责原则:将对象的创建和使用分离。
    • 遵循开放-关闭原则:通过子类来扩展新的产品类型,而无需修改现有代码。
  • 缺点:
    • 随着产品种类的增加,会引入多个具体创建者,导致代码量增加。
    • 每新增一种产品,需要新增一个具体的创建者类,增加了系统的复杂性。

5 适用场景

  • 当系统需要将创建对象的过程与其使用过程分开时。
  • 当一个类不应决定它所创建的对象的具体类型时,可以使用工厂方法模式。

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