使用C# (.NET Core) 实现抽象工厂设计模式 (Abstract Pattern)

本文的概念性内容来自深入浅出设计模式一书.

上一篇文章讲了简单工厂和工厂方法设计模式 http://www.cnblogs.com/cgzl/p/8760250.html, 使用的是披萨店的例子.

文将继续使用这个例子, 这里要用到抽象工厂.

披萨店的需求变更

现在披萨店在各地授权了很多连锁分店, 但是有的分店偷工减料, 使用劣质原料代替标准原料.

披萨店老板现在就是想解决这个问题.

原料的一致性问题

首先如何保证原料的质量问题? 可以建立一个工厂生产原料, 然后把原料分发到各地的授权店.

然后还有一个原料的一致性问题, 例如纽约的番茄酱和芝加哥的番茄酱可能有点不同, 所以它们各自需要一套原料.

也就是说各地的披萨是使用相同的原料, 但是每种原料在各地可能会存在差异(不同的实现).

这就是纽约, 芝加哥和加州各自的原料家族.

建立原料工厂

接下来就是建立原料工厂, 这些工厂将负责为各自的家族(地点)创建原料.

首先是工厂的接口:

然后我们要做下面这些内容:

• 为每个地区创建一个工厂 (实现PizzaIngredientFactory接口及其方法)
• 实现一些原料的类, 它们可以呗工厂使用, 其中某些原料可以跨地区共享
• 最后我们把上面这些整合到PizzaStore里面.

纽约的原料工厂:

就是实现接口, 返回本地需要的原料而已.

修改Pizza抽象类:

这里我们把Prepare()方法(准备原料)改成抽象的了, 其它的保持不变.

接下来需要为各地创建不同风格的披萨了. 现在各地披萨店的原料都是从工厂送来的, 就不能使用劣质原料代替了.

之前使用工厂方法模式时, 我们为每个地点创建了不同风格的披萨, 例如 NYCheesePizza, ChicagoCheesePizza. 你可以看一下这两个类, 它们里面只有原料部分(都是同样的原料, 但是各地风格不同)是不同的.

所以实际上, 我们不需要为每个地点创建不同风格的披萨, 原料工厂将会替我们处理各地风格披萨原料不同这种情况.

例如奶酪披萨只需要一个类就可以:

为了创建奶酪披萨, 在其构造函数里面传入原料工厂为它提供原料即可.

在prepare()方法里面准备的原料都是工厂来提供的.

使用哪些地区/风格的原料由工厂决定, 披萨类本身并不关心, 它只需知道怎么制作披萨就行.

这样披萨类和各地区的原材料就解耦了.

综上, 就是一句话:

原料由工厂提供.

可以再看看另外一个披萨的例子:

修改各地的披萨店

纽约的披萨店现在和纽约的原料工厂组合在一起, 这样它就可以产出纽约风格的披萨了.

在创建披萨的时候把原料工厂传进去为披萨提供原料.

到目前位置, 我们做了什么?

我们提供了一种可以为披萨提供一族原料的工厂, 这个工厂就叫做抽象工厂.

抽象工厂为创建某一家族的产品提供接口(interface), 针对这个接口编程, 就可以实现从具体生产产品的工厂解耦.

这样做就允许我们为不同的上下文使用不同实现的工厂了.

因为我们的代码是从实际产品解耦的, 我们就可以通过替换工厂来取得不同风格的产品了.

梳理一下整个流程

1. 创建纽约的披萨店:

2. 下订单买披萨

3. orderPizza方法调用创建披萨的方法:

到这, 代码都没有变化.

4.创建披萨的时候, 使用原料工厂:

5. 披萨的准备工序里是由工厂来提供原料:

6. 按照其他工序加工并返回披萨.

抽象工厂定义

抽象工厂设计模式提供了一个接口, 这个接口可以创建一族相关或依赖的对象而无需指明它们具体的类.

下面是类图:

对应披萨店的图:

工厂方法和抽象工厂的比较

工厂方法是通过继承来实现创建对象工作的. 而抽象工厂则是通过组合的方法.

工厂方法是让子类来创建对象, 客户只需要知道抽象类, 子类做具体的实现, 解耦.

抽象工厂提供了一个可以创建一族产品的抽象类, 这个类的实现类/子类决定产品是如何产出的, 也是解耦.

抽象工厂的优点是: 可以创建一族相关的产品. 缺点是它的接口比较大, 如果添加产品了需要改接口.

而工厂方法只负责生产一个产品.

抽象工厂也经常使用工厂方法来实现具体的工厂.

而工厂方法也经常使用抽象的创造者, 它来使用子类创造出的具体产品.

工厂方法:

抽象工厂:

总结

C#/.NET Core代码实现

 原料接口:

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public interface IGredient
    {
        string Name { get; }
    }
}

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public interface ICheese: IGredient
    {
    }
}

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public interface IClams: IGredient
    {
    }
}

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public interface IDough: IGredient
    {
    }
}

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public interface ISauce: IGredient
    {
    }
}

原料工厂接口:

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public interface IPizzaIngredientFactory
    {
        IDough CreateDough();
        ICheese CreateCheese();
        IClams CreateClams();
        ISauce CreateSauce();
    }
}

披萨店抽象类:

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public abstract class PizzaStore
    {
        public Pizza OrderPizza(string type)
        {
            var pizza = CreatePizza(type);
            pizza.Prepare();
            pizza.Bake();
            pizza.Cut();
            pizza.Box();
            return pizza;
        }

        protected abstract Pizza CreatePizza(string type);
    }
}

披萨抽象类:

using System;

namespace AbstractFactoryPattern.Abstractions
{
    public abstract class Pizza
    {
        public string Name { get; set; }
        public IDough Dough { get; protected set; }
        public ISauce Sauce { get; protected set; }
        public ICheese Cheese { get; protected set; }
        public IClams Clams { get; protected set; }

        public abstract void Prepare();

        public void Bake()
        {
            Console.WriteLine("Bake for 25 minutes");
        }

        public void Cut()
        {
            Console.WriteLine("Cutting the pizza into diagnol slices");
        }

        public void Box()
        {
            Console.WriteLine("Placing pizza in official PizzaStore box......");
        }
    }
}

具体原料:

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class FreshClams : IClams
    {
        public string Name { get; } = "Fresh Clams";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class FrozenClams: IClams
    {
        public string Name { get; } = "Frozen Clams";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class MarinaraSauce: ISauce
    {
        public string Name { get; } = "Marinara Sauce";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class MozzarellaCheese: ICheese
    {
        public string Name { get; } = "Mozzarella Cheese";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class PlumTomatoSauce : ISauce
    {
        public string Name { get; } = "Plum Tomato Sauce";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class ReggianoCheese : ICheese
    {
        public string Name { get; } = "Reggiano Cheese";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class ThickCrustDough: IDough
    {
        public string Name { get; } = "Thick Crust Dough";
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.Ingredients
{
    public class ThinCrustDough: IDough
    {
        public string Name { get; } = "Thin Crust Dough";
    }
}

具体披萨:

using System;
using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.ConcreteProducts
{
    public class CheesePizza: Pizza
    {
        private readonly IPizzaIngredientFactory _pizzaIngredientFactory;

        public CheesePizza(IPizzaIngredientFactory pizzaIngredientFactory)
        {
            _pizzaIngredientFactory = pizzaIngredientFactory;
        }

        public override void Prepare()
        {
            Console.WriteLine($"Preparing: {Name}");
            Dough = _pizzaIngredientFactory.CreateDough();
            Sauce = _pizzaIngredientFactory.CreateSauce();
            Clams = _pizzaIngredientFactory.CreateClams();
            Cheese = _pizzaIngredientFactory.CreateCheese();
            Console.WriteLine($"    {Dough.Name}");
            Console.WriteLine($"    {Sauce.Name}");
            Console.WriteLine($"    {Clams.Name}");
            Console.WriteLine($"    {Cheese.Name}");
        }
    }
}

using System;
using AbstractFactoryPattern.Abstractions;

namespace AbstractFactoryPattern.ConcreteProducts
{
    public class ClamsPizza : Pizza
    {
        private readonly IPizzaIngredientFactory _pizzaIngredientFactory;

        public ClamsPizza(IPizzaIngredientFactory pizzaIngredientFactory)
        {
            _pizzaIngredientFactory = pizzaIngredientFactory;
        }

        public override void Prepare()
        {
            Console.WriteLine($"Preparing: {Name}");
            Dough = _pizzaIngredientFactory.CreateDough();
            Sauce = _pizzaIngredientFactory.CreateSauce();
            Clams = _pizzaIngredientFactory.CreateClams();
            Console.WriteLine($"    {Dough.Name}");
            Console.WriteLine($"    {Sauce.Name}");
            Console.WriteLine($"    {Clams.Name}");
        }
    }
}

各地原料工厂:

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;
using AbstractFactoryPattern.Ingredients;

namespace AbstractFactoryPattern.ConcreteFactories
{
    public class ChicagoPizzaIngredientFactory: IPizzaIngredientFactory
    {
        public IDough CreateDough()
        {
            return new ThinCrustDough();
        }

        public ICheese CreateCheese()
        {
            return new ReggianoCheese();
        }

        public IClams CreateClams()
        {
            return new FrozenClams();
        }

        public ISauce CreateSauce()
        {
            return new PlumTomatoSauce();
        }
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;
using AbstractFactoryPattern.Ingredients;

namespace AbstractFactoryPattern.ConcreteFactories
{
    public class NewYorkPizzaIngredientFactory: IPizzaIngredientFactory
    {
        public IDough CreateDough()
        {
            return new ThickCrustDough();
        }

        public ICheese CreateCheese()
        {
            return new MozzarellaCheese();
        }

        public IClams CreateClams()
        {
            return new FreshClams();
        }

        public ISauce CreateSauce()
        {
            return new MarinaraSauce();
        }
    }
}

各地披萨店:

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;
using AbstractFactoryPattern.ConcreteFactories;
using AbstractFactoryPattern.ConcreteProducts;

namespace AbstractFactoryPattern.Clients
{
    public class ChicagoPizzaStore : PizzaStore
    {
        protected override Pizza CreatePizza(string type)
        {
            var factory = new ChicagoPizzaIngredientFactory();
            Pizza pizza = null;
            switch (type)
            {
                case "cheese":
                    pizza = new CheesePizza(factory);
                    pizza.Name = "Chicago Cheese Pizza";
                    break;
                case "clams":
                    pizza = new ClamsPizza(factory);
                    pizza.Name = "Chicago Clams Pizza";
                    break;
            }
            return pizza;
        }
    }
}

using AbstractFactoryPattern.Abstractions;
using AbstractFactoryPattern.ConcreteFactories;
using AbstractFactoryPattern.ConcreteProducts;

namespace AbstractFactoryPattern.Clients
{
    public class NewYorkPizzaStore : PizzaStore
    {
        protected override Pizza CreatePizza(string type)
        {
            var factory = new NewYorkPizzaIngredientFactory();
            Pizza pizza = null;
            switch (type)
            {
                case "cheese":
                    pizza = new CheesePizza(factory);
                    pizza.Name = "New York Cheese Pizza";
                    break;
                case "clams":
                    pizza = new ClamsPizza(factory);
                    pizza.Name = "New York Clams Pizza";
                    break;
            }
            return pizza;
        }
    }
}

测试运行:

using System;
using AbstractFactoryPattern.Clients;

namespace AbstractFactoryPattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var newYorkPizzaStore = new NewYorkPizzaStore();
            newYorkPizzaStore.OrderPizza("cheese");

            Console.WriteLine("-----------------------------------------------------------");

            var chicagoYorkPizzaStore = new ChicagoPizzaStore();
            chicagoYorkPizzaStore.OrderPizza("cheese");

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

Ok.