C#設計模式之簡單工廠模式（過渡模式）

一、引言

       之所以寫這個系列，是了為了自己更好的理解設計模式，也為新手提供一些幫助，我都是用最簡單的、最生活化的實例來說明。在上一篇文章中講解了單例模式，今天就給大家講一個比較簡單的模式——簡單工廠模式。但是這里要說明的是，這個模式並不屬於GoF23里面的設計模式，其實他屬於一個過渡的模式，這個模式是為了引出下一篇要將的模式：工廠模式。

二、簡單工廠模式的介紹

      無論是簡單工廠還是復雜工廠，首先它們都是工廠，工廠是干什么的呢？ 在現實生活中的工廠是負責生產產品的，產品或者可以食用或者可以使用，可以為我們提供功能或者補充能量，這個產品是有用的，真實存在的。那么在面向對象的軟件設計中提到的工廠是什么意思呢？既然也是工廠，肯定也是生產東西的，只不過這個東西在這里一定是一個對象的實例，而且這個東西我們可以使用，所以在軟件設計中工廠的概念就是指可以生產某個類型對象實例的一個類型。就像我們要吃餅干不用自己做，去超市買就好了，因為有工廠已經把餅干生產好了，生產是工廠的任務，吃是我們自己的事情，兩個互不干涉，多好啊。。。在軟件設計中，如果以后我們要使用某個類型的實例，就告訴工廠就行，他就會給我們想要的實例對象，具體工廠是怎么生產我們就不用管了，我們也省事了，也就是所謂的解耦了。我們平常編程中，當使用”new”關鍵字創建一個對象時，此時該類就依賴與這個對象，也就是他們之間的耦合度比較高，當需求變化時，我們就不得不去修改此類的源碼，此時我們可以運用面向對象（OO）的很重要的原則去解決這一的問題，該原則就是——封裝變化點，既然要封裝改變點，自然也就要找到變化的代碼，然后把變化的代碼用類來封裝，這樣的一種思路也就是我們簡單工廠模式的實現方式了。下面通過一個現實生活中的例子來引出簡單工廠模式。

     生活中，免不了要經常在外面吃飯，當然我們也可以自己在家做飯吃，但是自己做飯吃麻煩，因為又要自己買菜，然而，出去吃飯就完全沒有這些麻煩的，我們只需要到餐館點菜就可以了，買菜的事情就交給餐館做就可以了，這里餐館就充當簡單工廠的角色，下面讓我們看看現實生活中的例子用代碼是怎樣來表現的。

自己做飯的情況：

    /// <summary>
    /// 自己做飯的情況
    /// 沒有簡單工廠，客戶想吃什么菜只能自己炒的
    /// </summary>
    public class Customer
    {
        /// <summary>
        /// 燒菜方法
        /// </summary>
        /// <param name="type"></param>
        /// <returns></returns>
        public static Food Cook(string type)
        {
            Food food = null;
            // 客戶A說：我想吃西紅柿炒蛋怎么辦？
            // 客戶B說：那你就自己燒啊
            // 客戶A說： 好吧，那就自己做吧
            if (type.Equals("西紅柿炒蛋"))
            {
                food = new TomatoScrambledEggs();
            }
            // 我又想吃土豆肉絲, 這個還是得自己做
            // 我覺得自己做好累哦，如果能有人幫我做就好了？
            else if (type.Equals("土豆肉絲"))
            {
                food = new ShreddedPorkWithPotatoes();
            }
            return food;
        }
 
        static void Main(string[] args)
        {
            // 做西紅柿炒蛋
            Food food1 = Cook("西紅柿炒蛋");
            food1.Print();
 
            Food food2 = Cook("土豆肉絲");
            food1.Print();
 
            Console.Read();
        }
    }
    /// <summary>
    /// 菜抽象類
    /// </summary>
    public abstract class Food
    {
        // 輸出點了什么菜
        public abstract void Print();
    }
 
    /// <summary>
    /// 西紅柿炒雞蛋這道菜
    /// </summary>
    public class TomatoScrambledEggs : Food
    {
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("一份西紅柿炒蛋！");
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 土豆肉絲這道菜
    /// </summary>
    public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food
    {
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("一份土豆肉絲");
        }
    }

自己做飯，如果我們想吃別的菜時，此時就需要去買這種菜和洗菜這些繁瑣的操作，有了餐館（也就是簡單工廠）之后，我們就可以把這些操作交給餐館去做，此時消費者（也就是我們）對菜（也就是具體對象）的依賴關系從直接變成的間接的，這樣就是實現了面向對象的另一個原則——降低對象之間的耦合度，下面就具體看看有了餐館之后的實現代碼（即簡單工廠的實現）：

/// <summary>
    /// 顧客充當客戶端，負責調用簡單工廠來生產對象
    /// 即客戶點菜，廚師（相當於簡單工廠）負責燒菜(生產的對象)
    /// </summary>
    class Customer
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 客戶想點一個西紅柿炒蛋        
            Food food1 = FoodSimpleFactory.CreateFood("西紅柿炒蛋");
            food1.Print();
 
            // 客戶想點一個土豆肉絲
            Food food2 = FoodSimpleFactory.CreateFood("土豆肉絲");
            food2.Print();
 
            Console.Read();
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 菜抽象類
    /// </summary>
    public abstract class Food
    {
        // 輸出點了什么菜
        public abstract void Print();
    }
 
    /// <summary>
    /// 西紅柿炒雞蛋這道菜
    /// </summary>
    public class TomatoScrambledEggs : Food
    {
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("一份西紅柿炒蛋！");
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 土豆肉絲這道菜
    /// </summary>
    public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food
    {
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("一份土豆肉絲");
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 簡單工廠類, 負責 炒菜
    /// </summary>
    public class FoodSimpleFactory
    {
        public static Food CreateFood(string type)
        {
            Food food = null;
            if (type.Equals("土豆肉絲"))
            {
                food= new ShreddedPorkWithPotatoes();
            }
            else if (type.Equals("西紅柿炒蛋"))
            {
                food= new TomatoScrambledEggs();
            }
 
            return food;
        }
    }

三、優點與缺點

看完簡單工廠模式的實現之后，很多人肯定會有這樣的疑惑——我們只是把變化的代碼移到了工廠類中罷了，好像沒有變化的問題了，如果客戶想吃其他菜時，此時我們還是需要修改工廠類中的方法（也就是多加case語句，沒應用簡單工廠模式之前，修改的是客戶類）。我首先要說：大家想的很對，每種設計模式只會解決一種問題，他們有自己的使用場景，沒有一種模式可以解決所有問題，這個就是簡單工廠模式的缺點所在（這個缺點后面介紹的工廠方法模式可以很好地解決），然而，簡單工廠模式與之前的實現也有它的優點：

• 簡單工廠模式解決了客戶端直接依賴於具體對象的問題，客戶端可以消除直接創建對象的責任，而僅僅是消費產品。簡單工廠模式實現了對責任的分割。
• 簡單工廠模式也起到了代碼復用的作用，因為之前的實現（自己做飯的情況）中，換了一個人同樣要去在自己的類中實現做菜的方法，然后有了簡單工廠之后，去餐館吃飯的所有人都不用那么麻煩了，只需要負責消費就可以了。此時簡單工廠的燒菜方法就讓所有客戶共用了。（同時這點也是簡單工廠方法的缺點——因為工廠類集中了所有產品創建邏輯，一旦不能正常工作，整個系統都會受到影響，也沒什么不好理解的，就如事物都有兩面性一樣道理）

雖然上面已經介紹了簡單工廠模式的缺點，下面還是總結下簡單工廠模式的缺點：

• 工廠類集中了所有產品創建邏輯，一旦不能正常工作，整個系統都會受到影響（通俗地意思就是：一旦餐館沒飯或者關門了，很多不願意做飯的人就沒飯吃了）
• 系統擴展困難，一旦添加新產品就不得不修改工廠邏輯，這樣就會造成工廠邏輯過於復雜。

了解了簡單工廠模式之后的優缺點之后，我們之后就可以知道簡單工廠的應用場景了：

• 當工廠類負責創建的對象比較少時可以考慮使用簡單工廠模式
• 客戶如果只知道傳入工廠類的參數，對於如何創建對象的邏輯不關心時可以考慮使用簡單工廠模式

四、簡單工廠模式UML圖

    簡單工廠模式在很多時候可以叫靜態工廠模式（因為工廠類都定義了一個靜態方法），由一個工廠類根據傳入的參數決定創建出哪一種產品類的實例（通俗點表達：通過客戶下的訂單來負責燒那種菜）。簡單工廠模式的UML圖如下：

如果大家想看源碼，源碼如下：

public static Encoding GetEncoding(int codepage)
        {
            Encoding encoding = EncodingProvider.GetEncodingFromProvider(codepage);
            if (encoding != null)
            {
                return encoding;
            }
            if (codepage < 0 || codepage > 65535)
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException("codepage", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Range", new object[]
                {
                    0,
                    65535
                }));
            }
            if (Encoding.encodings != null)
            {
                encoding = (Encoding)Encoding.encodings[codepage];
            }
            if (encoding == null)
            {
                object internalSyncObject = Encoding.InternalSyncObject;
                lock (internalSyncObject)
                {
                    if (Encoding.encodings == null)
                    {
                        Encoding.encodings = new Hashtable();
                    }
                    if ((encoding = (Encoding)Encoding.encodings[codepage]) != null)
                    {
                        return encoding;
                    }
                    if (codepage <= 1201)
                    {
                        if (codepage <= 42)
                        {
                            switch (codepage)
                            {
                            case 0:
                                encoding = Encoding.Default;
                                goto IL_193;
                            case 1:
                            case 2:
                            case 3:
                                break;
                            default:
                                if (codepage != 42)
                                {
                                    goto IL_182;
                                }
                                break;
                            }
                            throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Argument_CodepageNotSupported", new object[]
                            {
                                codepage
                            }), "codepage");
                        }
                        if (codepage == 1200)
                        {
                            encoding = Encoding.Unicode;
                            goto IL_193;
                        }
                        if (codepage == 1201)
                        {
                            encoding = Encoding.BigEndianUnicode;
                            goto IL_193;
                        }
                    }
                    else if (codepage <= 20127)
                    {
                        if (codepage == 1252)
                        {
                            encoding = new SBCSCodePageEncoding(codepage);
                            goto IL_193;
                        }
                        if (codepage == 20127)
                        {
                            encoding = Encoding.ASCII;
                            goto IL_193;
                        }
                    }
                    else
                    {
                        if (codepage == 28591)
                        {
                            encoding = Encoding.Latin1;
                            goto IL_193;
                        }
                        if (codepage == 65001)
                        {
                            encoding = Encoding.UTF8;
                            goto IL_193;
                        }
                    }
                    IL_182:
                    encoding = Encoding.GetEncodingCodePage(codepage);
                    if (encoding == null)
                    {
                        encoding = Encoding.GetEncodingRare(codepage);
                    }
                    IL_193:
                    Encoding.encodings.Add(codepage, encoding);
                }
                return encoding;
            }
            return encoding;
        }

 

五、.NET中簡單工廠模式的實現

介紹完了簡單工廠模式之后，.NET類庫中也有類似的實現，NET中System.Text.Encoding類就實現了簡單工廠模式，該類中的GetEncoding(int codepage)就是工廠方法，具體的代碼可以通過Reflector反編譯工具進行查看

.NET 中Encoding的UML圖為：


Encoding類中實現的簡單工廠模式是簡單工廠模式的一種演變，此時簡單工廠類由抽象產品角色扮演，然而.NET中Encoding類是如何解決簡單工廠模式中存在的問題的呢（即如果新添加一種編碼怎么辦）？在GetEncoding方法里的switch函數有如下代碼：

switch (codepage)
     {
          .......
   default:
                    unicode = GetEncodingCodePage(codepage);
                    if (unicode == null)
                    {
                        unicode = GetEncodingRare(codepage); //當編碼很少見時
                    }
                    break;
           ......
      }

在GetEncodingRare方法里有一些不常用編碼的實例化代碼，微軟正式通過這個方法來解決新增加一種編碼的問題。（其實也就是列出所有可能的編碼情況），微軟之所以以這樣的方式來解決這個問題，可能是由於現在編碼已經穩定了，添加新編碼的可能性比較低，所以在.NET 4.5仍然未改動這部分代碼。

六、總結

   今天就到這里了，簡單工廠模式的介紹都到這里了，說起簡單工廠，其實是一個很容易的工廠，可能很多人有意或者無意的使用過着模式，模式不要太關注實現細節，要關注模式得出的原因，分析問題的方法。我們一定要好好的記住面向對象設計的原則，然后好好的體會模式之美，理解會更多。