＜设计模式＞ 工厂模式

工厂模式

  • 模式介绍：将对象的创建过程封装在工厂类中，客户端代码只需要关心从工厂获取对象的过程，而不需要了解对象的创建细节。这样做的好处包括提高了代码的灵活性和可扩展性，降低了对象之间的耦合度。
  • 主要解决接口选择的问题。当我们需要在不同条件下创建不同实例时。通过让子类实现工厂接口，返回一个抽象的产品。
  • 关键代码：对象的创建过程在子类中实现。

工厂模式的分类

工厂模式通常分为三种类型：简单工厂模式（静态工厂模式）、工厂方法模式和抽象工厂模式。

  1. 简单工厂模式（Simple Factory Pattern）
    1）定义：简单工厂模式又称静态工厂方法模式，它由一个工厂类根据传入的参数决定创建哪一种产品类的实例。
    2）优点：工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品。
    3）缺点：工厂类集中了所有产品的创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都要受到影响；系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，在产品类型较多时，有可能造成工厂逻辑过于复杂，不利于系统的扩展和维护。
  2. 工厂方法模式（Factory Method Pattern）
    1）定义：工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。
    2）优点：客户端不需要在代码中指定具体产品的类，只需要使用共同接口来操作实例；符合开闭原则，可以在不修改原有系统代码的情况下扩展新的产品类。
    3）缺点：每增加一个产品，就需要增加一个具体工厂类，增加了系统的复杂度。
  3. 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
    1）定义：抽象工厂模式提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。
    2）优点：可以在类的内部对产品族进行约束，使得产品族内的产品可以替换；增加新的产品族很方便，只需增加一个新的工厂类，符合开闭原则。
    3）缺点：难以支持新种类的产品，因为抽象工厂接口中已经确定了可以被创建的产品集合，如果需要添加新产品种类，则需要对接口进行扩展，这会影响到已有的系统结构。

应用场景

  • 数据库连接：为不同的数据库类型创建具体的工厂类，实现相应的数据库连接方法。
  • UI控件：为不同的UI控件类型创建具体的工厂类，实现相应的控件创建方法。
  • 文件处理：为不同的文件类型创建具体的工厂类，实现相应的文件处理方法。
  • 日志记录：为不同的日志类型创建具体的工厂类，实现相应的日志记录方法。
  • 网络通信：为不同的网络协议类型创建具体的工厂类，实现相应的网络通信方法。
  • 消息队列：为不同的消息队列类型创建具体的工厂类，实现相应的消息队列处理方法。
  • 数据结构：为不同的数据结构类型创建具体的工厂类，实现相应的数据结构操作方法。
  • 加密解密：为不同的加密解密算法类型创建具体的工厂类，实现相应的加密解密方法。
  • 消息推送：为不同的消息推送服务类型创建具体的工厂类，实现相应的推送方法。
  • 任务调度：为不同的任务调度服务类型创建具体的工厂类，实现相应的调度方法。

代码实现（AI Code）

一、简单工厂模式

/// <summary>
/// 日志记录器的接口
/// </summary>
public interface ILogger  
{  void Log(string message);  
}/// <summary>
/// ConsoleLogger实现日志记录器的接口
/// </summary>
public class ConsoleLogger : ILogger  
{  public void Log(string message)  {  Console.WriteLine($"ConsoleLogger: {message}");  }  
}  /// <summary>
/// FileLogger实现日志记录器的接口
/// </summary>
public class FileLogger : ILogger  
{  private string filePath;  public FileLogger(string filePath)  {  this.filePath = filePath;  }  public void Log(string message)  {  // 这里简单模拟写入文件  Console.WriteLine($"FileLogger ({filePath}): {message}");  // 实际使用中，你可能需要在这里写文件  }  
}/// <summary>
/// 日志记录器工厂
/// </summary>
public class LoggerFactory  
{  public static ILogger CreateLogger(string type)  {  switch (type)  {  case "console":  return new ConsoleLogger();  case "file":  // 假设我们默认日志路径为"app.log"  return new FileLogger("app.log");  default:  throw new ArgumentException("Invalid logger type");  }  }  
}class Program  
{  static void Main(string[] args)  {  ILogger logger1 = LoggerFactory.CreateLogger("console");  logger1.Log("This is a console log.");  ILogger logger2 = LoggerFactory.CreateLogger("file");  logger2.Log("This is a file log.");  // 如果尝试创建一个不存在的日志类型，将抛出异常  // ILogger logger3 = LoggerFactory.CreateLogger("unknown");  // logger3.Log("This will not work.");  }  
}

二、工厂模式

// 日志记录器接口  
public interface ILogger  
{  void Log(string message);  
}  // 控制台日志记录器  
public class ConsoleLogger : ILogger  
{  public void Log(string message)  {  Console.WriteLine($"Console: {message}");  }  
}  // 文件日志记录器  
public class FileLogger : ILogger  
{  private readonly string filePath;  public FileLogger(string filePath)  {  this.filePath = filePath;  }  public void Log(string message)  {  // 假设只是打印到控制台，实际应写入文件  Console.WriteLine($"File ({filePath}): {message}");  }  
}  // 日志工厂基类  
public abstract class LoggerFactory  
{  // 工厂方法  public abstract ILogger CreateLogger();  
}  // 控制台日志工厂  
public class ConsoleLoggerFactory : LoggerFactory  
{  public override ILogger CreateLogger()  {  return new ConsoleLogger();  }  
}  // 文件日志工厂  
public class FileLoggerFactory : LoggerFactory  
{  private readonly string filePath;  public FileLoggerFactory(string filePath)  {  this.filePath = filePath;  }  public override ILogger CreateLogger()  {  return new FileLogger(filePath);  }  
}  // 使用示例  
class Program  
{  static void Main(string[] args)  {  LoggerFactory consoleFactory = new ConsoleLoggerFactory();  ILogger consoleLogger = consoleFactory.CreateLogger();  consoleLogger.Log("This is a console log.");  LoggerFactory fileFactory = new FileLoggerFactory("app.log");  ILogger fileLogger = fileFactory.CreateLogger();  fileLogger.Log("This is a file log.");  }  
}

三、抽象工厂模式

  1. 定义产品接口
/ 日志记录器接口  
public interface ILogger  
{  void Log(string message);  
}  // 日志级别管理器接口（这里不实现具体类，仅作为示例）  
public interface ILogLevelManager  
{  // 可能包含设置日志级别、获取当前日志级别等方法  
}
  1. 创建具体产品类
// 控制台日志记录器  
public class ConsoleLogger : ILogger  
{  public void Log(string message)  {  Console.WriteLine($"Console: {message}");  }  
}  // 文件日志记录器  
public class FileLogger : ILogger  
{  private readonly string filePath;  public FileLogger(string filePath)  {  this.filePath = filePath;  }  public void Log(string message)  {  // 假设只是打印到控制台，实际应写入文件  Console.WriteLine($"File ({filePath}): {message}");  }  
}
  1. 定义抽象工厂接口
// 抽象工厂接口  
public interface ILoggingFactory  
{  ILogger CreateLogger();  // 如果需要，可以添加ILogLevelManager CreateLogLevelManager();  
}
  1. 创建具体工厂类
// 控制台日志工厂  
public class ConsoleLoggingFactory : ILoggingFactory  
{  public ILogger CreateLogger()  {  return new ConsoleLogger();  }  // 如果需要日志级别管理器，则在这里实现  // public ILogLevelManager CreateLogLevelManager() { ... }  
}  // 文件日志工厂  
public class FileLoggingFactory : ILoggingFactory  
{  private readonly string filePath;  public FileLoggingFactory(string filePath)  {  this.filePath = filePath;  }  public ILogger CreateLogger()  {  return new FileLogger(filePath);  }  // 如果需要日志级别管理器，则在这里实现，并可能依赖filePath  // public ILogLevelManager CreateLogLevelManager() { ... }  
}
  1. 使用抽象工厂
class Program  
{  static void Main(string[] args)  {  ILoggingFactory consoleFactory = new ConsoleLoggingFactory();  ILogger consoleLogger = consoleFactory.CreateLogger();  consoleLogger.Log("This is a console log.");  ILoggingFactory fileFactory = new FileLoggingFactory("app.log");  ILogger fileLogger = fileFactory.CreateLogger();  fileLogger.Log("This is a file log.");  }  
}

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