设计模式-C#实现简单工厂模式

阳光织带

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：

1. static void Main(string[] args)  
2. {  
3.     Console.WriteLine("请输入数字A：");  
4.     string A = Console.ReadLine();  
5.     Console.WriteLine("请选择运算符号：(+、-、*、/)：");  
6.     string op = Console.ReadLine();  
7.     Console.WriteLine("请输入数字B：");  
8.     string B = Console.ReadLine();  
9.     string result = "";  
10.     switch (op)  
11.     {        
12.             case "+":  
13.             result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) + Convert.ToDouble(B));  
14.             break;  
15.         case "-":  
16.             result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) - Convert.ToDouble(B));  
17.             break;  
18.         case "*":  
19.             result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) * Convert.ToDouble(B));  
20.             break;  
21.         case "/":  
22.             result = Convert.ToString(Convert.ToDouble(A) / Convert.ToDouble(B));  
23.             break;  
24.         default:  
25.             Console.WriteLine("输入的运算符号有误！");  
26.             break;  
27.     }   
28.     Console.WriteLine("结果：" + result);  
29. }

复制代码

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

1. public class Operation
2. {
3.     public static double GetResult(double num1, double num2, string op)
4.     {
5.         double result = 0d;
6.         switch (op)
7.         {
8.             case "+":
9.                 result = num1 + num2;
10.                 break;
11.             case "-":
12.                 result = num1 - num2;
13.                 break;
14.             case "*":
15.                 result = num1 * num2;
16.                 break;
17.             case "/":
18.                 result = num1 / num2;
19.                 break;
20.         }
21.         return result;
22.     }
23. }

复制代码

Main方法

1. static void Main(string[] args)
2. {
3.         try
4.         {
5.                 Console.WriteLine("请输入数字A：");
6.                 string strNumA = Console.ReadLine();
7.                 Console.WriteLine("请选择运算符号：(+、-、*、/)：");
8.                 string op = Console.ReadLine();
9.                 Console.WriteLine("请输入数字B：");
10.                 string strNumB = Console.ReadLine();
11.                 string result = "";
12.                 result = Convert.ToString(Operation.GetResult(Convert.ToDouble(strNumA), Convert.ToDouble(strNumB), op));
13.                 Console.WriteLine("结果：" + result);
14.         }
15.         catch (Exception e)
16.         {
17.                 Console.WriteLine("发生异常：" + e.Message);
18.         }
19. }

复制代码

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：

1. public class Operation
2. {
3.     private double _num1;
4.     private double _num2;
5.     public double Num1 { get => _num1; set => _num1 = value; }
6.     public double Num2 { get => _num2; set => _num2 = value; }
7.     public virtual double GetResult()
8.     {
9.         return 0;
10.     }
11. }
13. //加法类
14. public class AddOperation : Operation
15. {
16.     public override double GetResult()
17.     {
18.         return Num1 + Num2;
19.     }
20. }
21. //减法类
22. public class SubtractOperation : Operation
23. {
24.     public override double GetResult()
25.     {
26.         return Num1 - Num2;
27.     }
28. }
29. //乘法类
30. public class MultiplyOperation : Operation
31. {
32.     public override double GetResult()
33.     {
34.         return Num1 * Num2;
35.     }
36. }
37. //除法类
38. public class DivideOperation : Operation
39. {
40.     public override double GetResult()
41.     {
42.         if (Num2 == 0)
43.             throw new DivideByZeroException("除数不能为0");
44.         return Num1 / Num2;
45.     }
46. }  

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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：

1. public class OperationFactory
2. {
3.     public static Operation CreateOperation(string operation)
4.     {
5.         switch (operation)
6.         {
7.             case "+":
8.                 return new AddOperation();
9.             case "-":
10.                 return new SubtractOperation();
11.             case "*":
12.                 return new MultiplyOperation();
13.             case "/":
14.                 return new DivideOperation();
15.             default:
16.                 return null;
17.         }
18.     }
19. }

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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。

1. static void Main(string[] args)  
2. {  
3.     try  
4.     {  
5.         // 简单工厂模式  
6.         var oper = OperationFactory.CreateOperation("+");  
7.         oper.Num1 = 10;  
8.         oper.Num2 = 5;  
9.         Console.WriteLine(oper.GetResult());  
10.     }   
11.     catch (Exception e)  
12.     {        
13.     Console.WriteLine("发生异常：" + e.Message);  
14.     }
15. }

复制代码

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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