1. 簡介
工廠方法模式（Factory Method Pattern）也稱為工廠模式，又稱為虛擬構造器模式或多態模式。
在工廠方法模式中，工廠父類負責定義創建產品對象的公共接口，而工廠子類則負責生成具體的產品對象，這樣做的目的是將產品類的實例化操作延遲到工廠子類中完成，即通過工廠子類來確定究竟應該實例化哪一個具體產品類。
工廠方法模式主要類：
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Product抽象產品類（或是接口），派生出所有的具體產品類
ConcreteProductA、ConcreteProductA…… -
ConcreteProduct 具體產品類，繼承於
Product抽象類 -
Factory 抽象工廠接口，所有的具體工廠類都是實現該接口
-
ConcreteFactory 具體工廠，實現了
Factory接口,創建具體的產品對象
2. 示例1-計算器重構
2.1 背景說明
在設計模式——簡單工廠模式一文中，使用簡單工廠模式創建了一個簡單的四則計算器，
我們需要一個抽象的Operation父類，派生出四個加減乘除子類
在工廠中根據傳入的符號參數，生成不同的運行類。
但是問題也就來了，若是添加一個新的運行類，我們依舊可以繼承於Operation抽象父類，override運算方法，然后在工廠中添加一個新的分支，創建該運算類。
那么問題就來了！按照設計原則——開閉原則，我們應該開放擴展，關閉修改。在這里，我們擴展了運算方法，但是同時也對Factory類進行了修改，這明顯不符合開閉原則啊！
其實這就是簡單工廠模式的缺點。
為了解決這個缺點，我們引入工廠方法模式。（事實上，簡單工廠模式是工廠方法模式的簡化版，而不是因為簡單工廠模式有缺點才演變為工廠方法模式的）
我們對在簡單工廠模式中實現的計算器進行進一步的重構
2.2 代碼重構
提取出工廠接口：IFactory,分別創建每個運行類的工廠類AddFactory,SubFactory,MulFactory,DivFactory。
//工廠接口：抽象工廠
public interface IFactory
{
Operation CreateOperation();
}
//加法運行工廠：具體工廠
public class AddFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationAdd();
}
}
//減法運行工廠：具體工廠
public class SubFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationSub();
}
}
//乘法運行工廠：具體工廠
public class MulFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationMul();
}
}
//除法運行工廠：具體工廠
public class DivFactory : IFactory
{
public Operation CreateOperation()
{
return new OperationDiv();
}
}
這時我們在客戶端，可以這樣使用：
static void Main(string[] args)
{
//創建一個具體的工廠對象：加法工廠對象
IFactory addFactory = new AddFactory();
//使用加法工廠對象創建加法運算類
Operation addOper = addFactory.CreateOperation();
addOper.NumA = 2;
addOper.NumB = 3;
Console.WriteLine(addOper.GetResult());//print:5
Console.ReadKey();
}
其實到這里是可以發現，經過重構后的代碼，每個具體運算類都有一個相應的工廠類
若是需要添加一個新的運行符，則我們只需要創建一個新的具體工廠類XXXFactory，實現抽象工廠接口IFactory，同時再創建新的運算符實現類XXX，繼承於運算抽象父類Operation。這樣就可以在不修改程序中的現有的類的情形下，實現對程序的擴展！滿足了開閉原則，避免了簡單工廠模式的缺點！
工廠方法模式實現時，客戶端需要決定實例化哪一個工廠來實現運算類，選擇判斷的問題還是存在的，也就是說，工廠方法把簡單工廠的內部邏輯判斷移到了客戶端代碼來進行。你想要加功能，本來是改工廠類的，而現在是修改客戶端
2.3 程序類圖
3. 示例2-模擬多功能日記記錄器
3.1 背景說明
示例來源於《設計模式實訓-第二版》
某系統日志記錄器要求支持多種日志記錄方式，如文件日志記錄（FileLog）、數據庫日志記錄（DatabaseLog）等，且用戶可以根據要求動態選擇日志記錄方式，現使用工廠方法模式設計該系統。
這里我為什么要用這個示例？ 因為在實際開發中，一些框架和程序包都是按照工廠方法模式開發的，包括日志框架。
其實你想一想，使用的一些框架和程序包的調用，是不是都先是創建一個ConcreteFactory對象（或者Creator對象），之后使用該具體工廠對象創建ConcreteProduct對象
3.2 代碼實現
①抽象產品和具體產品的實現代碼
//抽象產品：日志記錄器總接口（使用抽象類也可以）
public interface ILog
{
void WriteLog();
}
//具體產品:文件日志記錄器
public class FileLog : ILog
{
public void WriteLog()
{
Console.WriteLine("記錄日志於日志文件中");
}
}
//具體產品：數據庫日志記錄器
public class DatabaseLog : ILog
{
public void WriteLog()
{
Console.WriteLine("記錄日志於日志數據庫中");
}
}
②抽象工廠和具體工廠的實現代碼
//抽象工廠：日志記錄器工廠
public interface ILogFactory
{
ILog CreateLog();
}
//具體工廠：文件日記記錄器工廠
public class FileLogFactory : ILogFactory
{
public ILog CreateLog()
{
return new FileLog();
}
}
//具體工廠：數據庫日記記錄器工廠
public class DatabaseLogFactory : ILogFactory
{
public ILog CreateLog()
{
return new DatabaseLog();
}
}
③客戶端代碼
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//創建一個具體的工廠對象：FileLogFactory
ILogFactory logFac = new FileLogFactory();
//由工廠對象，創建產品對象：FileLog
//FileLog log = logFac.CreateLog() as FileLog;
ILog log = logFac.CreateLog();
log.WriteLog();//print:記日志於日志文件中
Console.ReadKey();
}
}
3.3 程序類圖
4. 總結分析
4.1 優點
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當調用者需要一個具體產品對象，只要使用該具體產品的具體工廠創建該對象即可。調用者不需要知道具體產品對象是怎么創建的
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便於擴展：使用工廠方法模式的另一個優點是在系統中加入新產品時，無須修改抽象工廠和抽象產品提供的接口，無須修改客戶端，也無須修改其他的具體工廠和具體產品，而只要添加一個具體工廠和具體產品就可以了。這樣，系統的可擴展性也就變得非常好，完全符合“開閉原則”。
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工廠方法模式是平行的類層次結構
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什么是平行的類層次結構？簡單的說，假如有兩個類的層次，其中一個層次中的類在另外一個層次中都有相對應的類，則稱這兩個類層次是平行的類層次結構。工廠方法模式就是平行的類層次結構。這里可以看UML圖，非常明顯！工廠類層次和產品類層次就是平行的。
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這種平行的類層次結構用來干什么呢？主要用來把一個類層次中的某些行為分離出來，讓類層次中的類把原本屬於自己的職責，委托給分離出來的類去實現，從而使得類層次本身變得更簡單，更容易擴展和復用。
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4.2 缺點
- 擴展系統的時候，一旦添加一個具體產品類，則必須同時添加一個相應的具體工廠類。所以系統中類的添加是成對的添加，一定程度上造成系統繁雜。
4.3 適應場合
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工廠方法模式是new一個對象的替代品。所以其實在需要大量實例化對象的地方都是可以使用的。
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實際中開發中，工廠方法主要用於工具包和框架中
4.4 其他說明
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為什么工廠方法模式也稱為多態工廠模式？工廠接口的有不同的實現（也就是多態），換一句說也就是具體工廠類都有同一個工廠接口。
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工廠方法模式的簡化：若是產品對象較少，可以使用一個具體工廠類（包含一個靜態的工廠方法）根據參數去創建所有的具體產品，這就是所謂的簡單工廠模式。
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注意簡單工廠模式就是通過參數化工廠方法實現的。參數化工廠方法具體指：通過給工廠方法傳遞參數，讓工廠方法根據參數創建不同的產品對象。
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詳細可參考《研磨設計模式》
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