C# 设计模式教程

02、C#设计模式 - 工厂方法模式

工厂方法模式（Factory Method Pattern）

工厂方法模式属于创建型模式，定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，仅仅是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

角色：

1、抽象工厂（Creator）；

是工厂方法模式的核心角色，任何在模式中创建的对象的工厂类必须实现这个接口；

2、具体工厂（ConcreteCreator）；

这是实现抽象工厂接口的具体工厂类，包含与应用程序密切相关的逻辑，并且受到应用程序调用以创建产品对象；

3、抽象产品（Product）；

工厂方法模式所创建的对象的基类，也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口；

4、具体产品（ConcreteProduct）；

这个角色实现了抽象产品角色所定义的接口。

示例：

命名空间FactoryMethod中包含Logger日志基类，4个具体日志类，分别为TextLogger文本日志类、BinaryLogger二进制日志类、DatabaseLogger数据库日志类和CloudLogger云日志类。另外包含一个LoggerFactory工厂基类，它又包含4个对应的工厂实现类。本案例尝试以一个日志记录器来讲述工厂方法模式的运作机制。

namespace FactoryMethod

public abstract class Logger {

    public abstract void Log(string message);

}

抽象日志基类Logger。

public class TextLogger : Logger {

    public override void Log(string message) {
        Console.WriteLine($"INFO {DateTime.UtcNow.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}" +
            $" [{this.LoggerType()}] {message}");
    }

}

具体日志类，以文本形式记录日志。

public class BinaryLogger : Logger {

    public override void Log(string message) {
        Console.WriteLine($"INFO {DateTime.UtcNow.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}" +
            $" [{this.LoggerType()}] {message}");
    }

}

具体日志类，以二进制形式记录日志。

public class DatabaseLogger : Logger {

    public override void Log(string message) {
        Console.WriteLine($"INFO {DateTime.UtcNow.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}" +
            $" [{this.LoggerType()}] {message}");
    }

}

具体日志类，以数据库形式记录日志。

public class CloudLogger : Logger {

    public override void Log(string message) {
        Console.WriteLine($"INFO {DateTime.UtcNow.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}" +
            $" [{this.LoggerType()}] {message}");
    }

}

具体日志类，以云服务器形式记录日志。

public abstract class LoggerFactory {

    public abstract Logger CreateLogger();

}

工厂基类，用于生产日志记录器。

public class TextFactory : LoggerFactory {

    public override Logger CreateLogger() {
        return new TextLogger();
    }

}

public class BinaryFactory : LoggerFactory {

    public override Logger CreateLogger() {
        return new BinaryLogger();
    }

}

public class DatabaseFactory : LoggerFactory {

    public override Logger CreateLogger() {
        return new DatabaseLogger();
    }

}

public class CloudFactory : LoggerFactory {

    public override Logger CreateLogger() {
        return new CloudLogger();
    }

}

4个具体工厂类，用于生成相应的日志记录器。

public static class Extentions {

    public static string LoggerType(this Logger logger) {
        return logger
            .ToString()
            .Replace(nameof(FactoryMethod) + ".", "")
            .Replace(nameof(Logger), "");
    }

}

定义了一个扩展，方便处理日志字符串。

public class Program {

    private static LoggerFactory _factory = null;
    private static Logger _logger = null;

    public static void Main(string[] args) {
        _factory = new TextFactory();
        CreateLogger();

        _factory = new BinaryFactory();
        CreateLogger();

        _factory = new DatabaseFactory();
        CreateLogger();

        _factory = new CloudFactory();
        CreateLogger();

        Console.ReadKey();
    }

    const string LOG_MESSAGE = "I logged a lot of {0} info!";

    private static void CreateLogger() {
        _logger = _factory.CreateLogger();
        _logger.Log(string.Format(LOG_MESSAGE, _logger.LoggerType()));
    }

}

以上是调用方的代码，首先需要维持日志和工厂基类，然后创建不同的日志记录器并记录日志内容。以下是这个案例的输出结果：

INFO 2018-07-20 06:17:02.871 [Text] I logged a lot of Text info!
INFO 2018-07-20 06:17:02.928 [Binary] I logged a lot of Binary info!
INFO 2018-07-20 06:17:02.932 [Database] I logged a lot of Database info!
INFO 2018-07-20 06:17:02.933 [Cloud] I logged a lot of Cloud info!

优点：

1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了；
2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以；
3、屏蔽产品生成的具体实现，调用者只关心产品的接口；

缺点：

1、每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖；
2、一个具体工厂只能创建一种具体产品；

使用场景：

1、当一个类不知道它所需要的对象的类时；
2、在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可；
3、当一个类希望通过其子类来指定创建对象时；