C#面向对象设计模式纵横谈 笔记5 Factory Method 工厂方法（创建型模式）

写在前面

对设计模式的误区：对设计模式结构和代码的追求，不能抓住设计模式的要点，遇到变化的情况可能就不知道设计模式如何应用、代码改如何变化。因为不同的代码可能表示相同的设计模式，而相似的代码可能表示不同的设计模式。所以，设计模式应该关注耦合关系。设计模式和语言关系不大，任何语言都可以表达设计模式，只不过面向对象语言更加富于表现力。对代码的关注应该在理解了设计模式本身理念之后。

从耦合关系谈起

耦合关系直接决定着软件面对变化时的行为：

1）模块与模块之间的紧耦合使得软件面对变化时，相关的模块都要随之更改。

<图1>

2）模块与模块之间的松耦合使得软件面对变化时，一些模块更容易被替换或者更改，但其他模块保持不变。

<图2>

图2可以看出一个主次关系，问题更加好解决，可以将问题一步一步深化。软件仅仅划分为不同的模块是不够的，划分为主次关系，主模块相对稳定，次模块相对变化。我们称主模块成为软件的高层部分（抽象部分），枝叶成为低层部分（细节部分），应该让低层模块依赖于高层模块。高层部分变化快，低层部分变化慢。对设计模式的应用应该是在对软件模块分析的比较清晰的时候运用，按照一个演化的过程深化对系统的认识，否则就是误用。图2除了可以风分清主次关系，还有一个好处就是“依赖倒置”。可以看到主线条（高层模块）可以变化慢，稳定的存在，辅线条（低层模块）快速的变化。他们之间用接口相连，实现了模块的松耦合关系。

主模块要用到子模块，就会产生一个依赖关系，而我们不希望图1的依赖关系，而是图2的依赖关系，他将子模块划分为了接口和实现两部分，主模块使用接口。

动机（Motivation）

   在软件系统中，经常面临着 “某个对象” 的创建工作；由于需求的变化，这个对象的具体的实现经常面临着剧烈的变化，但是它却拥有比较稳定的接口。（如果没有剧烈的变化，例如：String，int（子模块）。它比主模块还要稳定，就没有必要应用设计模式。比较稳定的接口：我们封装变化，就需要依赖某些不变的东西，这里就是稳定的接口。）

如何应对这种变化？如何提供一种“封装机制”来隔离出“这个易变对象”的变化 ，从而保持系统中“其他依赖该对象的对象”不随着需求改变而改变？

（隔离变化点，找到了变化部分和不变部分，就找到了高层部分和低层部分，也就找到了抽象部分和细节部分。“其他依赖该对象的对象”即主逻辑，例如：床。“这个易变对象”即辅逻辑，例如：床单。床单变了不能导致床也要换。通过经济原则可以划分出主逻辑和辅逻辑。主逻辑的构造成本高，辅逻辑的构造成本低。）

意图 （Intent）

定义一个用创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method使得一个类的实例化延迟到子类。  —— 《设计模式》GoF

结构（Structure）

例说Factory Method应用  Codes in .NET

1）抽象车类：Car.cs

/// <summary>
/// 抽象车
/// </summary>
public abstract class Car
{
  public abstract void StartUp();
  public abstract void Run();
  public abstract void Trun(Direction direction); 
  public abstract void Stop();
}

2）东风车类：DongFengCar.cs

/// <summary>
/// 东风车
/// </summary>
class DongFengCar : Car
{  
public override void StartUp()
{
//...
}
public override void Run()
{
//...
  }

public override void Trun(Direction direction)
{
   //...
}
public override void Stop()
{
   //...
}
}
/// <summary>
/// 东风车工厂，依赖于抽象汽车工厂CarFactory(此类与HongQiCar是强依赖关系)
/// </summary>
public class DongFengCarFactory : CarFactory
{
    public override Car CreateCar()
    {
         return new DongFengCar();
    }
}

3）红旗车：HongQiCar.cs

/// <summary>
/// 红旗车
/// </summary>
class HongQiCar : Car
{
        public override void StartUp()
        {
            //...
        }
        public override void Run()
        {
            //...
        }
        public override void Trun(Direction direction)
        {
            //...
        }
        public override void Stop()
        {
            //...
        }
    }

    /// <summary>
    /// 红旗车工厂，依赖于抽象汽车工厂CarFactory(此类与HongQiCar是强依赖关系)
    /// </summary>
    public class HongQiCarFactory : CarFactory
    {
        public override Car CreateCar()
        {
            return new HongQiCar();
        }
    }

4）汽车抽象工厂：CarFactory.cs

    /// <summary>
    /// 抽象汽车工厂
    /// </summary>
    public abstract class CarFactory
    {
        public abstract Car CreateCar();
    }

5）一个汽车的测试框架：CarTestFramework.cs

    /// <summary>
    /// 测试多个不同类型的Car实例
    /// </summary>
    class CarTestFramework
    {
        public void BuildTestContext(CarFactory carFactory)
        {
            Car car1 = carFactory.CreateCar();
            Car car2 = carFactory.CreateCar();
            Car car3 = carFactory.CreateCar();         
        }
        public void DoTest(Car car)
        {
            car.Run();
        }
        public void GetTestData(Car car)
        {
            car.Stop();
        }
    }

6）主程序：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
       CarTestFramework carTestFramework = new CarTestFramework();
       carTestFramework.BuildTestContext(new HongQiCarFactory());
    }
}

Factory Method模式的几个要点

1）Factory Method模式主要用于隔离类对象的使用者和具体类型之间的耦合关系。面对一个经常变化的具体类型，紧耦合关系会导致软件的脆弱。

2）Factory Method模式通过面向对象的手法，将所要创建的具体对象工作延迟到子类，从而实现一种扩展 （而非更改）的策略，较好地解决了这种紧耦合关系。

3）Factory Method模式解决“单个对象”的需求变化，Abstract Factory 模式解决“系列对象”的需求变化，Builder模式解决“对象部分”的需求变化。

.NET框架中的Factory Method应用 Codes in .NET

推荐参考书

1）《设计模式：可复用面向对象软件的基础》GoF

2）《面向对象分析与设计》Grady Booch

3）《敏捷软件开发：原则、模式与实践》Robert C. Martin

4）《重构：改善既有代码的设计》Martin Fowler《Refactoringto Patterns 》JoshuaKerievsky