设计模式（二）简单工厂模式（Simple Factory Pattern）

一、引言

　　这个系列也是自己对设计模式的一些学习笔记,希望对一些初学设计模式的人有所帮助的,在上一个专题中介绍了单例模式,在这个专题中继续为大家介绍一个比较容易理解的模式——简单工厂模式。

二、简单工厂模式的介绍

　　说到简单工厂，自然的第一个疑问当然就是什么是简单工厂模式了？ 在现实生活中工厂是负责生产产品的,同样在设计模式中,简单工厂模式我们也可以理解为负责生产对象的一个类, 我们平常编程中，当使用"new"关键字创建一个对象时，此时该类就依赖与这个对象，也就是他们之间的耦合度高，当需求变化时，我们就不得不去修改此类的源码，此时我们可以运用面向对象（OO）的很重要的原则去解决这一的问题，该原则就是——封装改变，既然要封装改变，自然也就要找到改变的代码，然后把改变的代码用类来封装，这样的一种思路也就是我们简单工厂模式的实现方式了。下面通过一个现实生活中的例子来引出简单工厂模式。

　　在外面打工的人，免不了要经常在外面吃饭，当然我们也可以自己在家做饭吃，但是自己做饭吃麻烦，因为又要自己买菜，然而，出去吃饭就完全没有这些麻烦的，我们只需要到餐馆点菜就可以了，买菜的事情就交给餐馆做就可以了，这里餐馆就充当简单工厂的角色，下面让我们看看现实生活中的例子用代码是怎样来表现的。

自己做饭的情况：

/// <summary>
/// 自己做饭的情况
/// 没有简单工厂之前，客户想吃什么菜只能自己炒的
/// </summary>
public class Customer
{
    /// <summary>
    /// 烧菜方法
    /// </summary>
    /// <param name="type"></param>
    /// <returns></returns>
    public static Food Cook(string type)
    {
        Food food = null;
        // 客户A说：我想吃西红柿炒蛋怎么办？
        // 客户B说：那你就自己烧啊
        // 客户A说： 好吧，那就自己做吧
        if (type.Equals("西红柿炒蛋"))
        {
            food = new TomatoScrambledEggs();
        }
        // 我又想吃土豆肉丝, 这个还是得自己做
        // 我觉得自己做好累哦，如果能有人帮我做就好了？
        else if (type.Equals("土豆肉丝"))
        {
            food = new ShreddedPorkWithPotatoes();
        }
        return food;
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        // 做西红柿炒蛋
        Food food1 = Cook("西红柿炒蛋");
        food1.Print();
        Food food2 = Cook("土豆肉丝");
        food1.Print();
        Console.Read();
    }
}
/// <summary>
/// 菜抽象类
/// </summary>
public abstract class Food
{
    // 输出点了什么菜
    public abstract void Print();
}
/// <summary>
/// 西红柿炒鸡蛋这道菜
/// </summary>
public class TomatoScrambledEggs : Food
{
    public override void Print()
    {
        Console.WriteLine("一份西红柿炒蛋！");
    }
}
/// <summary>
/// 土豆肉丝这道菜
/// </summary>
public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food
{
    public override void Print()
    {
        Console.WriteLine("一份土豆肉丝");
    }
}

自己做饭，如果我们想吃别的菜时，此时就需要去买这种菜和洗菜这些繁琐的操作，有了餐馆（也就是简单工厂）之后，我们就可以把这些操作交给餐馆去做，此时消费者（也就是我们）对菜（也就是具体对象）的依赖关系从直接变成的间接的，这样就是实现了面向对象的另一个原则——降低对象之间的耦合度，下面就具体看看有了餐馆之后的实现代码（即简单工厂的实现）：

/// <summary>
/// 顾客充当客户端，负责调用简单工厂来生产对象
/// 即客户点菜，厨师（相当于简单工厂）负责烧菜(生产的对象)
/// </summary>
class Customer
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 客户想点一个西红柿炒蛋
        Food food1 = FoodSimpleFactory.CreateFood("西红柿炒蛋");
        food1.Print();
        // 客户想点一个土豆肉丝
        Food food2 = FoodSimpleFactory.CreateFood("土豆肉丝");
        food2.Print();
        Console.Read();
    }
}
/// <summary>
/// 菜抽象类
/// </summary>
public abstract class Food
{
    // 输出点了什么菜
    public abstract void Print();
}
/// <summary>
/// 西红柿炒鸡蛋这道菜
/// </summary>
public class TomatoScrambledEggs : Food
{
    public override void Print()
    {
        Console.WriteLine("一份西红柿炒蛋！");
    }
}
/// <summary>
/// 土豆肉丝这道菜
/// </summary>
public class ShreddedPorkWithPotatoes : Food
{
    public override void Print()
    {
        Console.WriteLine("一份土豆肉丝");
    }
}
/// <summary>
/// 简单工厂类, 负责 炒菜
/// </summary>
public class FoodSimpleFactory
{
    public static Food CreateFood(string type)
    {
        Food food = null;
        if (type.Equals("土豆肉丝"))
        {
            food = new ShreddedPorkWithPotatoes();
        }
        else if (type.Equals("西红柿炒蛋"))
        {
            food = new TomatoScrambledEggs();
        }
        return food;
    }
}

三、优点与缺点

　　看完简单工厂模式的实现之后，你和你的小伙伴们肯定会有这样的疑惑（因为我学习的时候也有）——这样我们只是把变化移到了工厂类中罢了，好像没有变化的问题，因为如果客户想吃其他菜时，此时我们还是需要修改工厂类中的方法（也就是多加case语句，没应用简单工厂模式之前，修改的是客户类）。我首先要说：你和你的小伙伴很对，这个就是简单工厂模式的缺点所在（这个缺点后面介绍的工厂方法可以很好地解决），然而，简单工厂模式与之前的实现也有它的优点：

简单工厂模式解决了客户端直接依赖于具体对象的问题，客户端可以消除直接创建对象的责任，而仅仅是消费产品。简单工厂模式实现了对责任的分割。
简单工厂模式也起到了代码复用的作用，因为之前的实现（自己做饭的情况）中，换了一个人同样要去在自己的类中实现做菜的方法，然后有了简单工厂之后，去餐馆吃饭的所有人都不用那么麻烦了，只需要负责消费就可以了。此时简单工厂的烧菜方法就让所有客户共用了。（同时这点也是简单工厂方法的缺点——因为工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都会受到影响，也没什么不好理解的，就如事物都有两面性一样道理）
虽然上面已经介绍了简单工厂模式的缺点，下面还是总结下简单工厂模式的缺点：

工厂类集中了所有产品创建逻辑，一旦不能正常工作，整个系统都会受到影响（通俗地意思就是：一旦餐馆没饭或者关门了，很多不愿意做饭的人就没饭吃了）
系统扩展困难，一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑，这样就会造成工厂逻辑过于复杂。
了解了简单工厂模式之后的优缺点之后，我们之后就可以知道简单工厂的应用场景了：

当工厂类负责创建的对象比较少时可以考虑使用简单工厂模式
客户如果只知道传入工厂类的参数，对于如何创建对象的逻辑不关心时可以考虑使用简单工厂模式

四、简单工厂模式UML图

简单工厂模式又叫静态方法模式（因为工厂类都定义了一个静态方法），由一个工厂类根据传入的参数决定创建出哪一种产品类的实例（通俗点表达：通过客户下的订单来负责烧那种菜）。简单工厂模式的UML图如下：

五、.NET中简单工厂模式的实现

　　介绍完了简单工厂模式之后，我学习的时候就像：.NET类库中是否有实现了简单工厂模式的类呢？后面确实有，.NET中System.Text.Encoding类就实现了简单工厂模式，该类中的GetEncoding(int codepage)就是工厂方法，具体的代码可以通过Reflector反编译工具进行查看，下面我也贴出该方法中部分代码：

public static Encoding GetEncoding(int codepage)
{
    Encoding unicode = null;
    if (encodings != null)
    {
        unicode = (Encoding)encodings[codepage];
    }
    if (unicode == null)
    {
        object obj2;
        bool lockTaken = false;
        try
        {
            Monitor.Enter(obj2 = InternalSyncObject, ref lockTaken);
            if (encodings == null)
            {
                encodings = new Hashtable();
            }
            unicode = (Encoding)encodings[codepage];
            if (unicode != null)
            {
                return unicode;
            }
            switch (codepage)
            {
                case :
                    unicode = Default;
                    break;
                case :
                case :
                case :
                case 0x2a:
                    throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Argument_CodepageNotSupported", new object[] { codepage }), "codepage");
                case 0x4b0:
                    unicode = Unicode;
                    break;
                case 0x4b1:
                    unicode = BigEndianUnicode;
                    break;
                case 0x6faf:
                    unicode = Latin1;
                    break;
                case 0xfde9:
                    unicode = UTF8;
                    break;
                case 0x4e4:
                    unicode = new SBCSCodePageEncoding(codepage);
                    break;
                case 0x4e9f:
                    unicode = ASCII;
                    break;
                default:
                    unicode = GetEncodingCodePage(codepage);
                    if (unicode == null)
                    {
                        unicode = GetEncodingRare(codepage);
                    }
                    break;
            }
            encodings.Add(codepage, unicode);
            return unicode;
        }
}

.NET 中Encoding的UML图为：

Encoding类中实现的简单工厂模式是简单工厂模式的一种演变，此时简单工厂类由抽象产品角色扮演，然而.NET中Encoding类是如何解决简单工厂模式中存在的问题的呢（即如果新添加一种编码怎么办）？在GetEncoding方法里的switch函数有如下代码：

switch (codepage)
{
    .......
    default:
    unicode = GetEncodingCodePage(codepage);
    if (unicode == null)
    {
        unicode = GetEncodingRare(codepage); //当编码很少见时
    }
    break;
    ......
}

在GetEncodingRare方法里有一些不常用编码的实例化代码，微软正式通过这个方法来解决新增加一种编码的问题。（其实也就是列出所有可能的编码情况），微软之所以以这样的方式来解决这个问题，可能是由于现在编码已经稳定了，添加新编码的可能性比较低，所以在.NET 4.5仍然未改动这部分代码。

六、总结

到这里，简单工厂模式的介绍都到这里了，后面将介绍工厂方法模式来解决简单工厂模式中存在的问题。

以上内容摘自：http://learninghard.blog.51cto.com/6146675/1289553

　　软件模式是人们在进行软件开发的过程中，总结出的对各种问题域的解决方法，不同的问题域有不同的模式来解决。新的问题域会出现，那么解决新的问题域的模式也会出现，随着人们对问题域理解的进步，模式也在进步，旧的模式很可能被新的模式推翻，模式不是真理，而是经过GS不断摸索，总结出的一套解决方法。 工厂模式细分可以分为3中：简单工厂模式，工厂方法模式和抽象工厂模式。 在简单工厂模式中有一个工厂类，还有一个所有产品的超类（在系统中是以接口的形式出现的）和各个具体产品类。为了让客户在系统运行期间动态的决定需要那种产品，所以提供了所有产品的超类，这是利用的面向对象的多态机制。 通过提供了一个产品的超类类，在我们的系统需要别的形状的时候只要加入一个实现这个超类的具体产品类就可以了。产品中确实自动添加了我们需要的新产品，但工厂没有可以提供新产品的逻辑，必须修改源代码，在if语言中加上创建新产品的逻辑，重新编译系统才可以。这一点违反了“开闭原则”，如何才可以不违反原则呢，工厂方法模式的其他两个模式作出了解决的方法，但不完全。但简单工厂模式也是有优点的，要不然也没有存在的理由了，优点就在于实现起来很简单，对于一些本身就很简单的系统没有必要使用复杂的模式。