factory

增强扩展性

 

现在我们拥有了一个Shape工厂，它工作的不错。但是这个工厂具有一个明显的不足：难以扩充。每当系统中新增加一个Shape类时，我们都不得不修改CreateShape()方法，向其中加入新的case语句。这在我们的产品没发布之前还好，我们可以完全控制我们的代码。但当我们的产品发布之后，用户可以很容易地从BaseShape派生自己的Shape类，但他们却很难利用CreateShape()方法将他们的Shape类加入到系统中，因为他们无法修改CreateShape()方法的实现。因此这个Shape工厂还需要一些扩展性。但是解决这个问题的一个主要的障碍是，如果不使用switch语句，那么CreateShape()将无法预先知道到底存在哪些Shape类，以及类型标记与具体的类之间的关系。

 

Alexandrescu在他的《Modern C++ Design》中针对这个问题给出了一个C++解法。他在对象工厂类中利用一个std::map来维护类型标记与类型的创建方法之间的关系，并在对象工厂类中增加了两个接口Register()和Unregister()，用来在此map中注册或注销类型标记和类型创建方法。每增加一个Shape类时，需要同时为这个类写一个匿名名字空间，在此空间中调用Register()方法，将自己的类型标记和创建方法注册到对象工厂中。

 

在C#中，我们可以借鉴Alexandrescu的方法，在对象工厂中利用一个Hashtable来维护类型标记与类型之间的关系，利用Register()方法来注册。每个Shape类必须负责自己的注册工作，因此我们为每个Shape类增加一个RegisterShape()方法，它调用ShapeFactory.Register()来注册自己。但是有两个问题：

 

1、   对RegisterShape()方法的调用应当何时进行呢？

2、   C#并不支持匿名名字空间，那么如何来调用每个Shape类的RegisterShape()方法呢？

 

对于第一个问题，我们有一个时机，那就是在CreateShape()方法被调用之前，各个Shape类必须已经完成了注册。在静态构造函数中完成对RegisterShape()的调用到是个不错的选择。

 

对于第二个问题，我们可以使用Reflection机制，首先遍历所有的类型，找出由BaseShape派生的类型，然后分别调用它们的RegisterShape()方法。

 

按照以上思路，ShapeFactory的实现代码如下：

//file1.cs
//csc /t:library file1.cs
using System;
using System.Reflection;
using System.Collections;
namespace MyNamespace1
{
    ShapeFactory#region ShapeFactory
    public sealed class ShapeFactory
    {
        private static Hashtable _creationMap = null;
        static ShapeFactory()
        {
            _creationMap = new Hashtable();
            Assembly a = typeof(ShapeFactory).Module.Assembly;
            Module[] modules = a.GetModules();
            for(int i = 0; i < modules.Length; i++)
            {
                Type[] types = modules[i].GetTypes();
                for(int j = 0; j < types.Length; j++)
                {
                    if(!types[j].Equals(typeof(BaseShape)) && types[j].BaseType != null
                        && types[j].BaseType.Equals(typeof(BaseShape)))
                    {
                        Object obj = types[j].InvokeMember(null, 
                            BindingFlags.DeclaredOnly | 
                            BindingFlags.Public | 
                            BindingFlags.Instance | 
                            BindingFlags.CreateInstance, 
                            null, null, null);
                        types[j].InvokeMember("RegisterShape", 
                            BindingFlags.DeclaredOnly | 
                            BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic | 
                            BindingFlags.Instance | BindingFlags.InvokeMethod, 
                            null, obj, null);
                    }
                }
            }
        }
        public static void Register(string shapeID, Type shape)
        {
            if(!_creationMap.ContainsKey(shapeID))
                _creationMap.Add(shapeID, shape);
        }
        public static BaseShape CreateShape(string shapeID)
        {
            Type shape = (Type)_creationMap[shapeID];
            if(shape == null)
                return null;
            return (BaseShape)shape.InvokeMember(null, 
                BindingFlags.DeclaredOnly | 
                BindingFlags.Public | 
                BindingFlags.Instance | BindingFlags.CreateInstance, 
                null, null, null);
        }
    }
    #endregion

    Shape Class#region Shape Class
    public abstract  class BaseShape
    {
        
        abstract public void print();
        abstract public void RegisterShape();
    }

    public class  Rectangle:BaseShape
    {
        public override void print()
        {
            Console.Write("Rectangle\n");
        }
        public override void RegisterShape()
        {
            ShapeFactory.Register("Rectangle",typeof(Rectangle));
        }
    }
    public class  Circle:BaseShape
    {
        public override void print()
        {
            Console.Write("Circle\n");
        }
        public override void RegisterShape()
        {
            ShapeFactory.Register("Circle",typeof(Circle));
        }
    }
    #endregion
    public class MyClass1
    {
        public static void Main1()
        {
            ShapeFactory.CreateShape("Circle").print();
            Console.ReadLine();
            //System.Reflection.BindingFlags.GetProperty
        }
    }
}

在CreateShape()方法第一次被调用之前，静态构造函数会先执行。它利用Reflection机制遍历所有的类型，对于由BaseShape派生的类型，先创建一个实例，然后调用其RegiserShape()方法，将其在Hashtable中注册。当CreateShape()方法被调用时，根据传入的shapeID从Hashtable中取出相应的类型，并返回其实例。这样，我们就有了一个具有一定扩展性的Shape工厂。

 

总结

 

在对象工厂中增加Reflection机制，可以在一定程度上增强对象工厂的扩展性。改进后的ShapeFactory不用再在每次增加了Shape类之后进行修改了，只要新加入的Shape类实现了RegiserShape()方法，它就能够被注册到对象工厂中，并被正确地创建。这样，我们甚至可以方便地为我们的系统实现插件功能。比如，我们可以指定一个插件目录，遍历这个目录，将其中的Shape类注册到工厂中。用户只需将他们的插件拷贝到这个目录下即可。

 

当然，Reflection也许并不是此问题的最佳解决方案。它需要遍历系统中所有的类型，执行效率不够高。还好静态构造函数只会被执行一次。希望本文能够起到抛砖引玉的作用。如果您有更好的方案，欢迎和我交流。我的联系方式：sam1111@citiz.net