核动力 发表于 2024-7-17 14:59:18

设计模式-C#实现简单工厂模式

前言

上一篇文章写了如何使用RabbitMQ做个简单的发送邮件项目,然后评论也是比较多,也是准备去学习一下如何确保RabbitMQ的消息可靠性,但是由于时间原因,先来说说设计模式中的简单工厂模式吧!
在了解简单工厂模式之前,我们要知道C#是一款面向对象的高级程序语言。它有3大特性,封装、继承、多态。
简述

工厂模式(Factory Pattern)是一种常用的设计模式,属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中,我们创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。
工厂模式的核心是定义一个创建产品对象的工厂接口,将实际创建工作推迟到子类当中。这样客户端可以无需指定具体产品的类,只需通过工厂类即可得到所需的产品对象。
工厂模式主要分为三种类型:简单工厂模式(Simple Factory Pattern)、工厂方法模式(Factory Method Pattern)和抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)。
本文主要讲解简单工厂模式(Simple Factory Pattern)。
案例带入

下面使用C#控制台程序去写一个简易的计算器,实现加减乘除。如果我没学过设计模式,我会这么写:
static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("请输入数字A:");
    string A = Console.ReadLine();
    Console.WriteLine("请选择运算符号:(+、-、*、/):");
    string op = Console.ReadLine();
    Console.WriteLine("请输入数字B:");
    string B = Console.ReadLine();
    string result = "";
    switch (op)
    {      
          case "+":
            result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) + Convert.ToDouble(B));
            break;
      case "-":
            result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) - Convert.ToDouble(B));
            break;
      case "*":
            result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) * Convert.ToDouble(B));
            break;
      case "/":
            result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) / Convert.ToDouble(B));
            break;
      default:
            Console.WriteLine("输入的运算符号有误!");
            break;
    }   
    Console.WriteLine("结果:" + result);
}上述代码乍一看没问题,实则隐藏了很多陷阱,比如:

[*]变量命名不规范
[*]除数为0怎么办
[*]输入的不是数字怎么办
[*]......
优化

我们用面向对象的思想进行优化,主要体现在:可维护、可复用、可扩展、灵活性几个方面。通过封装、继承、多态来降低程序的耦合度。
封装

我们可以将运算逻辑封装成一个方法去实现,让主方法减轻负担。封装后:
Operation类
public class Operation
{
    public static double GetResult(double num1, double num2, string op)
    {
      double result = 0d;
      switch (op)
      {
            case "+":
                result = num1 + num2;
                break;
            case "-":
                result = num1 - num2;
                break;
            case "*":
                result = num1 * num2;
                break;
            case "/":
                result = num1 / num2;
                break;
      }
      return result;
    }
}Main方法
static void Main(string[] args)
{
        try
        {
                Console.WriteLine("请输入数字A:");
                string strNumA = Console.ReadLine();
                Console.WriteLine("请选择运算符号:(+、-、*、/):");
                string op = Console.ReadLine();
                Console.WriteLine("请输入数字B:");
                string strNumB = Console.ReadLine();
                string result = "";
                result = Convert.ToString(Operation.GetResult(Convert.ToDouble(strNumA), Convert.ToDouble(strNumB), op));
                Console.WriteLine("结果:" + result);
        }
        catch (Exception e)
        {
                Console.WriteLine("发生异常:" + e.Message);
        }
}松耦合

当我们完成封装后开始思考一个问题,如果后面有新的需求,需要增加一个开根运行,应该如何去修改?如果是我,我会在switch里面加一个分支,但是这样耦合度太高。我明明只需要去开根,但是却要让加减乘除参与进来,所以我们应该将加减乘除运算分离出来。
优化耦合度:
public class Operation
{
    private double _num1;
    private double _num2;
    public double Num1 { get => _num1; set => _num1 = value; }
    public double Num2 { get => _num2; set => _num2 = value; }
    public virtual double GetResult()
    {
      return 0;
    }
}

//加法类
public class AddOperation : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
      return Num1 + Num2;
    }
}
//减法类
public class SubtractOperation : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
      return Num1 - Num2;
    }
}
//乘法类
public class MultiplyOperation : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
      return Num1 * Num2;
    }
}
//除法类
public class DivideOperation : Operation
{
    public override double GetResult()
    {
      if (Num2 == 0)
            throw new DivideByZeroException("除数不能为0");
      return Num1 / Num2;
    }
}我创建了Operation基类,并定义了2个成员变量_num1和_num2,同时定义了一个GetResult虚方法。同时分别创建了加减乘除子类去重写GetResult方法来降级耦合度。
回归正题(简单工厂模式)

我们需要通过简单工厂模式,来让程序知道该实例化谁。需要来创建一个工厂类:
public class OperationFactory
{
    public static Operation CreateOperation(string operation)
    {
      switch (operation)
      {
            case "+":
                return new AddOperation();
            case "-":
                return new SubtractOperation();
            case "*":
                return new MultiplyOperation();
            case "/":
                return new DivideOperation();
            default:
                return null;
      }
    }
}创建了工厂类有什么好处呢,好处就是,只需要输入运算符号,工厂就能自己实例化出合适的对象,通过多态,返回父类的方法实现了计算器的计算结果。
Main方法
通过简单工厂模式,让我们在计算加减乘除的时候只需要去增加对应的子类就行了,下面的代码进行加法运行时,通过传入+号让工厂去帮我们实例化子类。
static void Main(string[] args)
{
    try
    {
      // 简单工厂模式
      var oper = OperationFactory.CreateOperation("+");
      oper.Num1 = 10;
      oper.Num2 = 5;
      Console.WriteLine(oper.GetResult());
    }   
    catch (Exception e)
    {      
    Console.WriteLine("发生异常:" + e.Message);
    }
}类图

讲完简单工厂模式后,简简单单复现一下类图:

小小知识点


[*]接口:强调“做什么”,即接口定义了对象应该做什么,而不关心它是如何做的。
[*]虚方法:强调“如何做”,即基类提供了一种实现方式,但允许派生类根据需要进行修改。
参考资料


[*]熟读并反复背诵大话设计模式-程杰出版

来源:https://www.cnblogs.com/ZYPLJ/p/18306505
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