8. 工厂方法模式
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2026-03-02
工厂方法模式(Factory Method),定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
简单工厂模式
先回顾一下简单工厂模式:
抽象运算类:
public abstract class Operation
{
public double NumberA { get; set; }
public double NumberB { get; set; }
public abstract double GetResult();
}具体运算类:
public class OperationAdd : Operation
{
public override double GetResult()
{
return NumberA + NumberB;
}
}
public class OperationSub : Operation
{
public override double GetResult()
{
return NumberA - NumberB;
}
}
public class OperationMul : Operation
{
public override double GetResult()
{
return NumberA * NumberB;
}
}
public class OperationDiv : Operation
{
public override double GetResult()
{
if (NumberB == 0)
throw new DivideByZeroException("除数不能为0");
return NumberA / NumberB;
}
}简单工厂类:
public class OperationFactory
{
public static Operation CreateOperate(string operate)
{
Operation oper = null;
switch (operate)
{
case "+":
oper = new OperationAdd();
break;
case "-":
oper = new OperationSub();
break;
case "*":
oper = new OperationMul();
break;
case "/":
oper = new OperationDiv();
break;
default:
throw new ArgumentException("不支持的运算符");
}
return oper;
}
}客户端调用:
Operation oper = OperationFactory.CreateOperate("+");
oper.NumberA = 1;
oper.NumberB = 2;
double result = oper.GetResult();
Console.WriteLine(result); // 输出 3重要
简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断,根据客户端的选择条件动态实例化相关的类,对于客户端来说,去除了与具体产品的依赖。
“就像计算器,让客户端不用管该用哪个类的实例,只需要把‘+’给工厂,工厂自动就给出了相应的实例,客户端只要去做运算就可以了,不同的实例会实现不同的运算。但问题也就在这里,如你所说,如果要加一个‘求M数的N次方的功能’,我们是一定需要给运算工厂类的方法里加‘Case’的分支条件的,修改原有的类?这可不是好办法,这就等于说,我们不但对扩展开放了,对修改也开放了,这样就违背了什么原则?”“哦,是的,违背的是开放-封闭原则。”“对,于是工厂方法就来了。”
工厂方法模式
“我们讲过,既然这个工厂类与分支耦合,那么我就对它下手,根据依赖倒转原则,我们把工厂类抽象出一个接口,这个接口只有一个方法,就是创建抽象产品的工厂方法。然后,所有的要生产具体类的工厂,就去实现这个接口,这样,一个简单工厂模式的工厂类,变成了一个工厂抽象接口和多个具体生成对象的工厂,于是我们要增加‘求M数的N次方’的功能时,就不需要更改原有的工厂类了,只需要增加此功能的运算类和相应的工厂类就可以了。”
工厂接口:
public interface IFactory
{
Operation CreateOperation();
}抽象运算类:
public abstract class Operation
{
public double NumberA { get; set; }
public double NumberB { get; set; }
public abstract double GetResult();
}具体运算类:
public class OperationAdd : Operation
{
public override double GetResult()
{
return NumberA + NumberB;
}
}
public class OperationSub : Operation
{
public override double GetResult()
{
return NumberA - NumberB;
}
}
public class OperationMul : Operation
{
public override double GetResult()
{
return NumberA * NumberB;
}
}
public class OperationDiv : Operation
{
public override double GetResult()
{
if (NumberB == 0)
throw new DivideByZeroException("除数不能为0");
return NumberA / NumberB;
}
}具体工厂类:
// 加法工厂
public class AddFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationAdd();
}
}
// 减法工厂
public class SubFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationSub();
}
}
// 乘法工厂
public class MulFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationMul();
}
}
// 除法工厂
public class DivFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationDiv();
}
}客户端代码:
IFactory operFactory = new AddFactory();
Operation oper = operFactory.CreateOperation();
oper.NumberA = 1;
oper.NumberB = 2;
double result = oper.GetResult();
Console.WriteLine(result); // 输出 3“其实你仔细观察就会发现,工厂方法模式实现时,客户端需要决定实例化哪一个工厂来实现运算类,选择判断的问题还是存在的,也就是说,工厂方法把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端代码来进行。你想要加功能,本来是改工厂类的,而现在是修改客户端!”
提示
工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了多态性,工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点,而且克服了它的缺点。但缺点是由于每加一个产品,就需要加一个产品工厂的类,增加了额外的开发量。
