深入探究C#工厂模式

一、C#工厂模式概览

C#工厂模式是一种创建型设计模式，旨在解决对象创建过程中某些问题。通常情况下，我们在代码中创建对象时都是通过new操作符进行的，但是这种方式会使得代码紧耦合，难以维护和拓展。因此，工厂模式通过把对象的创建过程抽象出来，让客户端不需要知道具体对象的创建过程，从而降低系统的耦合性和复杂度。

工厂模式主要由三个组成部分：抽象工厂、具体工厂和抽象产品、具体产品。其中，抽象工厂定义了工厂的行为，负责返回抽象产品；具体工厂实现了抽象工厂并返回具体产品；抽象产品定义了产品的行为，具体产品实现了抽象产品的行为。

二、工厂模式的优点

2.1 符合单一职责原则：工厂模式把对象的创建过程集中在一个地方，而且只负责创建对象，符合单一职责原则。

2.2 降低了系统的耦合度：客户端只需要知道抽象产品的接口，并不需要知道具体产品的实现细节。因此，系统不会因为产品的改变而受到很大的影响。

2.3 易于扩展：工厂模式只需要增加相应的具体产品和具体工厂类就可以扩展新增的产品功能，符合开放封闭原则。

三、工厂模式的实现

1. 简单工厂模式

简单工厂模式是工厂模式的一种变体。简单工厂模式中，客户端只需要传入一个参数，而工厂类根据这个参数来判断要创建哪一个具体产品类的实例。这种模式虽然实现简单，但是却不符合开放封闭原则。

示例代码：

public enum ProductType
{
    TypeA,
    TypeB
}

public abstract class Product
{
    public abstract void Method();
}

public class ConcreteProductA : Product
{
    public override void Method()
    {
        Console.WriteLine("This is Concrete Product A's Method");
    }
}

public class ConcreteProductB : Product
{
    public override void Method()
    {
        Console.WriteLine("This is Concrete Product B's Method");
    }
}

public class SimpleFactory
{
    public static Product Create(ProductType type)
    {
        Product product = null;
        switch (type)
        {
            case ProductType.TypeA:
                product = new ConcreteProductA();
                break;
            case ProductType.TypeB:
                product = new ConcreteProductB();
                break;
            default:
                break;
        }
        return product;
    }
}

2. 工厂方法模式

工厂方法模式通过定义一个工厂接口来创建抽象产品类的实例，具体的产品实现则由具体的工厂类来实现。工厂方法模式比简单工厂模式更符合开放封闭原则，但是它也会导致类的个数增加。

示例代码：

public abstract class Factory
{
    public abstract Product Create();
}

public abstract class Product
{
    public abstract void Method();
}

public class ConcreteProductA : Product
{
    public override void Method()
    {
        Console.WriteLine("This is Concrete Product A's Method.");
    }
}

public class ConcreteProductB : Product
{
    public override void Method()
    {
        Console.WriteLine("This is Concrete Product B's Method.");
    }
}

public class ConcreteFactoryA : Factory
{
    public override Product Create()
    {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

public class ConcreteFactoryB : Factory
{
    public override Product Create()
    {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

3. 抽象工厂模式

抽象工厂模式提供了一种创建一系列具有相关主题的对象的接口，而无需指定它们具体的类。这种模式对于产品系列的创建非常有用。

示例代码：

public interface IColor
{
    void Fill();
}

public class Red : IColor
{
    public void Fill()
    {
        Console.WriteLine("Red");
    }
}

public class Green : IColor
{
    public void Fill()
    {
        Console.WriteLine("Green");
    }
}

public class Blue : IColor
{
    public void Fill()
    {
        Console.WriteLine("Blue");
    }
}

public interface IShape
{
    void Draw();
}

public class Square : IShape
{
    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Square");
    }
}

public class Circle : IShape
{
    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Circle");
    }
}

public class Rectangle : IShape
{
    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Rectangle");
    }
}

public abstract class AbstractFactory
{
    public abstract IColor GetColor(string color);
    public abstract IShape GetShape(string shape);
}

public class ShapeFactory : AbstractFactory
{
    public override IColor GetColor(string color)
    {
        return null;
    }

    public override IShape GetShape(string shape)
    {
        IShape s = null;
        switch (shape)
        {
            case "Circle":
                s = new Circle();
                break;
            case "Rectangle":
                s = new Rectangle();
                break;
            case "Square":
                s = new Square();
                break;
            default:
                break;
        }

        return s;
    }
}

public class ColorFactory : AbstractFactory
{
    public override IColor GetColor(string color)
    {
        IColor c = null;
        switch (color)
        {
            case "Red":
                c = new Red();
                break;
            case "Green":
                c = new Green();
                break;
            case "Blue":
                c = new Blue();
                break;
            default:
                break;
        }

        return c;
    }

    public override IShape GetShape(string shape)
    {
        return null;
    }
}

四、工厂模式的使用场景

4.1 当一个类不知道它所需要的对象的类，可以使用工厂模式

4.2 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象时，可以使用工厂模式

4.3 当我们需要创建一些相关的对象时，可以使用工厂模式

五、总结

工厂模式是一种创建型设计模式，它能够把对象的创建过程从客户端代码中抽象出来，从而降低代码的耦合性和复杂度。工厂模式可以分为简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。在实际应用中，我们应该根据需求选用合适的工厂模式，使得代码更加灵活和易于扩展。