C# 设计模式（创建型模式）：工厂模式

引言

在软件设计中，创建型模式是用来创建对象的设计模式，它们帮助我们将对象的创建过程从业务逻辑中分离出来，减少代码的重复性和耦合度。工厂模式作为创建型设计模式之一，它通过提供一个创建对象的接口来避免直接实例化具体类，从而增强了代码的灵活性和可维护性。

在本文中，我们将深入探讨工厂模式的概念、类型及其在C#中的应用。

1. 工厂模式概述

工厂模式（Factory Pattern）提供了一个创建对象的接口，但将实际的对象创建推迟到子类中。这种模式的核心思想是定义一个用于创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。工厂模式主要目的是将对象的创建与使用分离，从而提高系统的灵活性和可扩展性。

2. 工厂模式的种类

工厂模式可以分为以下几种类型：

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）
工厂方法模式（Factory Method Pattern）
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

接下来，我们将分别介绍这几种工厂模式。

3. 简单工厂模式

定义：

简单工厂模式通过一个工厂类根据传入的参数决定实例化哪个类。该模式将对象的创建逻辑集中到一个工厂类中，客户端只需要请求工厂创建对象，而无需关心具体的创建过程。

代码示例：

// 产品接口
public interface IProduct
{void GetInfo();
}// 具体产品A
public class ProductA : IProduct
{public void GetInfo(){Console.WriteLine("This is Product A.");}
}// 具体产品B
public class ProductB : IProduct
{public void GetInfo(){Console.WriteLine("This is Product B.");}
}// 工厂类
public class ProductFactory
{public static IProduct CreateProduct(string productType){if (productType == "A"){return new ProductA();}else if (productType == "B"){return new ProductB();}else{throw new ArgumentException("Invalid product type.");}}
}

使用示例：

class Program
{static void Main(string[] args){IProduct productA = ProductFactory.CreateProduct("A");productA.GetInfo();  // 输出：This is Product A.IProduct productB = ProductFactory.CreateProduct("B");productB.GetInfo();  // 输出：This is Product B.}
}

优点：

简化客户端代码：客户端只需调用工厂方法，而不需要关心具体产品的创建过程。
集中管理：对象的创建逻辑集中在工厂类中，易于维护和扩展。

缺点：

不符合开闭原则：每次新增产品时，都需要修改工厂类的代码，这违反了开闭原则。

4. 工厂方法模式

定义：

工厂方法模式允许子类决定实例化哪一个类。与简单工厂模式不同的是，工厂方法模式是将对象的创建推迟到具体的子类中，每个子类实现一个工厂方法，来创建相应的产品对象。

代码示例：

// 产品接口
public interface IProduct
{void GetInfo();
}// 具体产品A
public class ProductA : IProduct
{public void GetInfo(){Console.WriteLine("This is Product A.");}
}// 具体产品B
public class ProductB : IProduct
{public void GetInfo(){Console.WriteLine("This is Product B.");}
}// 工厂接口
public interface IProductFactory
{IProduct CreateProduct();
}// 具体工厂A
public class ProductAFactory : IProductFactory
{public IProduct CreateProduct(){return new ProductA();}
}// 具体工厂B
public class ProductBFactory : IProductFactory
{public IProduct CreateProduct(){return new ProductB();}
}

使用示例：

class Program
{static void Main(string[] args){IProductFactory factoryA = new ProductAFactory();IProduct productA = factoryA.CreateProduct();productA.GetInfo();  // 输出：This is Product A.IProductFactory factoryB = new ProductBFactory();IProduct productB = factoryB.CreateProduct();productB.GetInfo();  // 输出：This is Product B.}
}

优点：

符合开闭原则：新增产品时，只需要新增工厂类，而不需要修改现有代码。
增强了灵活性：每个工厂负责创建不同的产品，方便扩展。

缺点：

增加了类的数量：每增加一个产品就需要创建一个新的工厂类。

5. 抽象工厂模式

定义：

抽象工厂模式是工厂模式的扩展，它提供了一个创建一系列相关或互相依赖的对象的接口，而无需指定具体类。抽象工厂模式通过一组工厂方法来创建不同种类的产品，适用于产品家族的创建。

代码示例：

// 产品A接口
public interface IProductA
{void GetInfo();
}// 产品B接口
public interface IProductB
{void GetInfo();
}// 具体产品A
public class ProductA1 : IProductA
{public void GetInfo() { Console.WriteLine("This is Product A1."); }
}public class ProductA2 : IProductA
{public void GetInfo() { Console.WriteLine("This is Product A2."); }
}// 具体产品B
public class ProductB1 : IProductB
{public void GetInfo() { Console.WriteLine("This is Product B1."); }
}public class ProductB2 : IProductB
{public void GetInfo() { Console.WriteLine("This is Product B2."); }
}// 抽象工厂
public interface IAbstractFactory
{IProductA CreateProductA();IProductB CreateProductB();
}// 具体工厂1
public class ConcreteFactory1 : IAbstractFactory
{public IProductA CreateProductA() { return new ProductA1(); }public IProductB CreateProductB() { return new ProductB1(); }
}// 具体工厂2
public class ConcreteFactory2 : IAbstractFactory
{public IProductA CreateProductA() { return new ProductA2(); }public IProductB CreateProductB() { return new ProductB2(); }
}

使用示例：

class Program
{static void Main(string[] args){IAbstractFactory factory1 = new ConcreteFactory1();IProductA productA1 = factory1.CreateProductA();IProductB productB1 = factory1.CreateProductB();productA1.GetInfo();  // 输出：This is Product A1.productB1.GetInfo();  // 输出：This is Product B1.IAbstractFactory factory2 = new ConcreteFactory2();IProductA productA2 = factory2.CreateProductA();IProductB productB2 = factory2.CreateProductB();productA2.GetInfo();  // 输出：This is Product A2.productB2.GetInfo();  // 输出：This is Product B2.}
}