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一、 工厂方法(Factory Method)模式

工厂方法(FactoryMethod)模式是类的创建模式,其用意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中。

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象和推广。由于使用了多态性,工厂方法模式保持了简单工厂模式的优点,而且克服了它的缺点。

在工厂方法模式中,核心的工厂类不再负责所有产品的创建,而是将具体创建工作交给子类去做。这个核心类仅仅负责给出具体工厂必须实现的接口,而不接触哪一个产品类被实例化这种细节。这使得工厂方法模式可以允许系统在不修改工厂角色的情况下引进新产品。

在Factory Method模式中,工厂类与产品类往往具有平行的等级结构,它们之间一一对应。


二、 Factory Method模式角色与结构:

 

抽象工厂(Creator)角色:是工厂方法模式的核心,与应用程序无关。任何在模式中创建的对象的工厂类必须实现这个接口。

具体工厂(Concrete Creator)角色:这是实现抽象工厂接口的具体工厂类,包含与应用程序密切相关的逻辑,并且受到应用程序调用以创建产品对象。在上图中有两个这样的角色:BulbCreator与TubeCreator。

抽象产品(Product)角色:工厂方法模式所创建的对象的超类型,也就是产品对象的共同父类或共同拥有的接口。在上图中,这个角色是Light。

具体产品(Concrete Product)角色:这个角色实现了抽象产品角色所定义的接口。某具体产品有专门的具体工厂创建,它们之间往往一一对应。


三、 程序举例:

using System;

public abstract   class Light
{
   
public abstract void TurnOn();
   
public abstract void TurnOff();
}


public class BulbLight : Light
{
   
public override void TurnOn()
   
{ Console.WriteLine("Bulb Light is Turned on"); }

   
public override void TurnOff()
   
{ Console.WriteLine("Bulb Light is Turned off"); }
}


public class TubeLight : Light
{
   
public override void TurnOn()
   
{ Console.WriteLine("Tube Light is Turned on"); }

   
public override void TurnOff()
   
{ Console.WriteLine("Tube Light is Turned off"); }
}


public abstract   class Creator
{
   
public abstract Light factory();
}


public class BulbCreator : Creator
{
   
public override Light factory()
   
return new BulbLight(); }
}


public class TubeCreator : Creator
{
   
public override Light factory()
   
return new TubeLight(); }
}


public class Client
{
   
public static void Main()
   
{
      Creator c1 
= new BulbCreator();
      Creator c2 
= new TubeCreator();

      Light l1 
= c1.factory();
      Light l2 
= c2.factory();

      l1.TurnOn();
      l1.TurnOff();

      Console.WriteLine(
"-----------------");

      l2.TurnOn();
      l2.TurnOff();
   }

}

工厂方法的活动序列图

 

活动过程包括:

客户端创建BulbCreator对象,客户端持有此对象的类型是Creator,而实际类型是BulbCreator。然后客户端调用BulbCreator的factory方法,之后BulbCreator调用BulbLight的构造函数创造出产品BulbLight对象。


四、 工厂方法模式与简单工厂模式

工厂方法模式与简单工厂模式再结构上的不同不是很明显。工厂方法类的核心是一个抽象工厂类,而简单工厂模式把核心放在一个具体类上。

工厂方法模式之所以有一个别名叫多态性工厂模式是因为具体工厂类都有共同的接口,或者有共同的抽象父类。

当系统扩展需要添加新的产品对象时,仅仅需要添加一个具体对象以及一个具体工厂对象,原有工厂对象不需要进行任何修改,也不需要修改客户端,很好的符合了"开放-封闭"原则。而简单工厂模式在添加新产品对象后不得不修改工厂方法,扩展性不好。

工厂方法模式退化后可以演变成简单工厂模式。


五、 Factory Method模式演化

使用接口或抽象类
抽象工厂角色和抽象场频角色都可以选择由接口或抽象类实现。

使用多个工厂方法
抽象工厂角色可以规定出多于一个的工厂方法,从而使具体工厂角色实现这些不同的工厂方法,这些方法可以提供不同的商业逻辑,以满足提供不同的产品对象的任务。

产品的循环使用
工厂方法总是调用产品类的构造函数以创建一个新的产品实例,然后将这个实例提供给客户端。而在实际情形中,工厂方法所做的事情可以相当复杂。

一个常见的复杂逻辑就是循环使用产品对象。工厂对象将已经创建过的产品登记到一个聚集中,然后根据客户所请求的产品状态,向聚集查询。如果有满足要求的产品对象,就直接将产品返回客户端;如果聚集中没有这样的产品对象,那么就创建一个新的满足要求的产品对象,然后将这个对象登记到聚集中,再返还给客户端。"享元模式(Flyweight Pattern)"就是这样一个模式。

 

多态性的丧失和模式的退化
一个工厂方法模式的实现依赖于工厂角色和产品角色的多态性。在有些情况下,这个模式可以出现退化。

工厂方法返回的类型应当是抽象类型,而不是具体类型。调用工厂方法的客户端应当依赖抽象产品编程,而不是具体产品。如果工厂仅仅返回一个具体产品对象,便违背了工厂方法的用意,发生退化,这时就不再是工厂模式了。

工厂的等级结构:工厂对象应当有一个抽象的超类型。如果等级结构中只有一个具体工厂类的话,抽象工厂就可以省略,发生了退化。


六、 Factory Method模式与其它模式的关系

与工厂方法模式有关的模式还包括:
模板方法模式、MVC模式、享元模式、备忘录模式


七、 另外一个例子

// Factory Method pattern -- Real World example  

using System;
using System.Collections;

// "Product"
abstract class Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class SkillsPage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class EducationPage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class ExperiencePage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class IntroductionPage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class ResultsPage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class ConclusionPage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class SummaryPage : Page
{
}


// "ConcreteProduct"
class BibliographyPage : Page
{
}


// "Creator"
abstract class Document
{
  
// Fields
   protected ArrayList pages = new ArrayList();

  
// Constructor
   public Document()
  
{
    
this.CreatePages();
  }


  
// Properties
   public ArrayList Pages
  
{
    
getreturn pages; }
  }


  
// Factory Method
   abstract public void CreatePages();
}


// "ConcreteCreator"
class Resume : Document
{
  
// Factory Method implementation
   override public void CreatePages()
  
{
    pages.Add( 
new SkillsPage() );
    pages.Add( 
new EducationPage() );
    pages.Add( 
new ExperiencePage() );
  }

}


// "ConcreteCreator"
class Report : Document
{
  
// Factory Method implementation
   override public void CreatePages()
  
{
    pages.Add( 
new IntroductionPage() );
    pages.Add( 
new ResultsPage() );
    pages.Add( 
new ConclusionPage() );
    pages.Add( 
new SummaryPage() );
    pages.Add( 
new BibliographyPage() );
  }

}


/// <summary>
///  FactoryMethodApp test
/// </summary>

class FactoryMethodApp
{
  
public static void Main( string[] args )
  
{
    Document[] docs 
= new Document[ 2 ];

    
// Note: constructors call Factory Method
    docs[0= new Resume();
    docs[
1= new Report();

    
// Display document pages
     foreach( Document document in docs )
    
{
      Console.WriteLine( 
" " + document + " ------- " );
      
foreach( Page page in document.Pages )
        Console.WriteLine( 
" " + page );
    }

  }

}


参考文献:
阎宏,《Java与模式》,电子工业出版社
[美]James W. Cooper,《C#设计模式》,电子工业出版社
[美]Alan Shalloway  James R. Trott,《Design Patterns Explained》,中国电力出版社
[美]Robert C. Martin,《敏捷软件开发-原则、模式与实践》,清华大学出版社
[美]Don Box, Chris Sells,《.NET本质论 第1卷:公共语言运行库》,中国电力出版社

posted on 2004-08-26 00:23 吕震宇 阅读(16533) 评论(35)  编辑 收藏 所属分类: 设计模式

评论

#1楼  2004-08-26 02:37 寒枫天伤      
呵,你也睡得挺晚的。
最近那么有精神,是不是放假了?
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#2楼  2004-08-26 08:25 吕震宇      
这个星期老婆去桂林了。 : - )
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非常好的文章!使我对工厂方法有了新的认识,特别是最后的例子。感谢楼主!

BTW:哈哈!我老婆带着我女儿去岳母家小住时,我也睡得很晚,看来大家都是这样吧。:P
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#4楼  2005-03-11 11:17 calfenyin [未注册用户]
我觉得最后一个例子应该是Builder 模式
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#5楼  2005-03-14 09:43 Rolf [未注册用户]
去看一下本系列的Builder模式的第4条,简单解释了Builder和Factory的异同。实际上2者是创建过程中着眼点不同,一个是创建这个动作的抽象,另一个是创建后初始化这个过程的抽象。
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#6楼  2005-03-15 14:18 calfenyin [未注册用户]
可不可以这样理解:
builder模式下 在 director.Construct之前 product已经生成了
director.Construct只是都product进行初始化

而factory模式下 product 是由factory产生出来的
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#7楼  2005-04-14 23:49 idior      
指导一下
http://www.pspsoft.com/idior/archive/2005/04/14/137913.html
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#8楼  2005-04-21 13:39 seven [未注册用户]
初学设计模式,还请吕老师解惑!
在您的文章中提到“使用多个工厂方法:抽象工厂角色可以规定出多于一个的工厂方法,从而使具体工厂角色实现这些不同的工厂方法,这些方法可以提供不同的商业逻辑,以满足提供不同的产品对象的任务。”我对“商业逻辑”不知道理解的对不对:抽象工厂角色中的每一个工厂方法都是返回一种产品的抽象对象,正是这种抽象对象代表了一种商业逻辑。
我对商业逻辑的概念理解模糊,觉得您的最后一个例子体现了商业逻辑:class Resume : Document
{
// Factory Method implementation
override public void CreatePages()
{
pages.Add( new SkillsPage() );
pages.Add( new EducationPage() );
pages.Add( new ExperiencePage() );
}
}
我的理解是通过多种的产品组合,体现一些特定业务,不知道这样理解对不对?
这应该是两种不同的体现业务逻辑的方式吧?

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#9楼  2005-06-20 11:27 Terry [未注册用户]
吕震宇,你好,我刚刚接触Pattern不久,有个问题向您请教:

在简单工厂中,使用参数决定创建哪个具体产品类的实例,返回抽象产品类的接口;当增加一个具体产品类时,不需要更改客户代码。(因为选择语句在工厂类提供的方法中实现)

而在工厂方法中,使用具体工厂类创建具体产品类,这样一来,客户代码需要事先判断使用哪个具体工厂来创建实例,因此当增加具体产品类时,客户代码需要改变!!!(因为选择语句在客户代码中)

那么,工厂方法究竟好在何处呢?

landx_terry@hotmail.com

谢谢!

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#10楼 [楼主] 2005-06-20 19:08 吕震宇      
Terry:

你好,你说中了问题的关键。其实上面工厂模式的代码过于简单,以至于产生上面的误解。其实“依赖注入(或控制反转)Ioc”模式以及我在《设计模式随笔-让众口不再难调 http://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/81761.html》中提到的“条件外置”解决的就是你说的问题。

在一个比较大的系统中,往往是多组并行开发。所以软件设计可以分步并行开发。上面代码开发过程中可以如此安排。1)由系统架构师设计好抽象产品和抽象工厂。2.1)多组并行开发具体产品和具体工厂。2.2)与此同时另外一组使用依赖注入技术开发主程序。在1的工作完成后2.1与2.2是可以并行的。按上面方案很可能产生3个Assembly。最后通过配置文件完成组装。

因此在实际应用时,主程序的那段代码是利用配置文件“注入”得到的,或者主程序是单独开发,因此可以确保不知道具体工厂是谁。Wayfarer的一篇文章曾循序渐进的讨论过系统如何演进,如何引入配置文件等,只是记不起名字了,你可以到他的Blog上看看。
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#11楼  2005-07-06 09:18 xzq686 [未注册用户]
写的非常好,多谢吕老师.
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#12楼  2005-07-15 15:03 oneway [未注册用户]
谢谢,写得好。
谢谢老师。
继续关注

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#13楼  2005-12-23 11:13 gshope [未注册用户]
在Factory Method模式中,工厂类与产品类往往具有平行的等级结构,它们之间一一对应。
................................................................
纠正一下,并非一定要"一一对应"和"平行等级结构",例如在开始的例子中,如果TubeLight 是BulbLight 的子类,也是可以的
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#14楼  2006-01-16 17:04 qiucx0161 [未注册用户]
上面代码开发过程中可以如此安排。1)由系统架构师设计好抽象产品和抽象工厂。2.1)多组并行开发具体产品和具体工厂。2.2)与此同时另外一组使用依赖注入技术开发主程序。在1的工作完成后2.1与2.2是可以并行的。按上面方案很可能产生3个Assembly。最后通过配置文件完成组装。


非常正确。 事实上,这个设计模式用在组件开发中是非常有用的,而且可以通过reflect并把具体的类名已经产生实例的参数传入工厂来产生实例。 java和csharp都是通用的,在这个点上。
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#15楼  2006-01-20 13:25 冰&峰 [未注册用户]
你好,我想请教一下你的代码是怎么粘上去的,看起来很舒服
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#16楼  2006-03-08 21:51 ^^ [未注册用户]
想问一个问题,如果我把产品的构造函数申明为internal的话。这样客户代码就不能将产品接口和产品实现直接耦合。只能通过工厂来创建,这样是不是符合工厂模式的精神呢?请赐教。
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#17楼  2006-05-01 11:28 ipiggg [未注册用户]

看到最后的例子,我想到了盒饭。
盒饭由菜组成,某些菜构成一份

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#18楼  2006-06-13 23:30 LEEM [未注册用户]
不是很清楚这些模式是怎么命名的,个人认为“多态性工厂模式”比“工厂方法模式”更能反映模式的实际情况。“工厂方法模式”这个方法不知在哪里能反映出来:(
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#19楼  2007-02-05 10:56 heqing      
想想在什么地方用到什么模式,这已经让我头晕了.
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#20楼  2007-02-13 10:56 Cameo      
写的不错,我们公司的架构主要是用到了工厂方法模式
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#21楼  2007-04-07 13:33 yunhuasheng      
谢谢吕老师!!
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#22楼  2007-04-28 00:44 folen      
写得不错
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我想问一下:C#我只能看懂,不会写。其中有一句,在后面的实例中Main方法里: Document[] docs = new Document[ 2 ];而Document是抽象类。在VB里面抽象类是不能被实例化的。翻译成vb应该是dim docs as new Document(2)

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在C#里可以实例化抽象类么?怎么翻译成VB呢?
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#25楼  2007-06-13 13:37 幽若寒 [未注册用户]
@雪峰&#183;品雨
抽象类的确不能实例化。
比如:Document tempDocs= new Document ():
编译时就会出现编译错误。
但是抽象类的子类是可以实例化的。
docs[0] = new Resume();


Document[] docs = new Document[ 2 ];
并没有实例化,估计是你看错了。


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#26楼  2007-06-28 00:42 gama [未注册用户]
@吕兄,
你好,很喜欢你的文章,有些小问题,请赐教
关于"Factory Method模式演化 - 产品的循环使用":
1. Product为何要Composite于ConcretProduct?
2. 为什么不设计两个子类继承自Creator,如果按照UML图的设计,岂不是不存在Factory Method了?这样的话,对于Product类型的判别又需要通过switch或if-else对字符串进行判别。
3. 下面是我的程序(本想帖UML,可惜不能高级编辑,等注册成功了...)
using System;
using System.Collections;

namespace FactoryMethod_BetterOneProduct
{
public abstract class LightCreator
{
protected ArrayList lights = new ArrayList();

public ArrayList Lights
{
get { return lights; }
}
// Complicated Factory Method
public abstract Light CreateLight();
}

public class BulbLightCreator : LightCreator
{
// Complicated Factory Method
public override Light CreateLight()
{
foreach (Light l in base.lights)
{
if (l.GetType() == typeof(BulbLight))
{
Console.WriteLine("BulbLight Already Existed");
return l;
}
}
Console.WriteLine("New BulbLight Created");
Light newl = new BulbLight();
base.lights.Add(newl);
return newl;
}
}

public class TubeLightCreator : LightCreator
{
// Complicated Factory Method
public override Light CreateLight()
{
foreach (Light l in base.lights)
{
if (l.GetType() == typeof(TubeLight))
{
Console.WriteLine("TubeLight Already Existed");
return l;
}
}
Console.WriteLine("New TubeLight Created");
Light newl = new TubeLight();
base.lights.Add(newl);
return newl;
}
}

public abstract class Light { }

public class BulbLight : Light { }

public class TubeLight : Light { }

public class Client
{
public static void Main()
{
LightCreator blc = new BulbLightCreator();
LightCreator tlc = new TubeLightCreator();

Light l1 = blc.CreateLight();
Light l2 = tlc.CreateLight();
Light l3 = blc.CreateLight();
Light l4 = tlc.CreateLight();
}
}
}

/* OUTPUT
New BulbLight Created
New TubeLight Created
BulbLight Already Existed
TubeLight Already Existed
*/
  回复  引用    

虽然有的东西看的不是很明白,理解上还是有差距,到实际用还有一段距离.但是还是有一种豁然开朗的感觉.十分感谢吕老师.
  回复  引用    

#28楼  2007-10-16 11:49 kevin.li      
不解之处:
Document[] docs = new Document[ 2 ];
Document类是抽象类,可以实例化吗?

  回复  引用  查看    

#29楼  2007-12-11 16:19 技术流 [未注册用户]
好像 这个不是Factory Method工厂方法模式吧,应该是Abstract Factory抽象工厂模式
工厂方法模式是Template Method模板方法 的一种实现,
  回复  引用    

#30楼  2008-02-03 16:23 SAIZONE [未注册用户]
@kevin.li
不解之处:
Document[] docs = new Document[ 2 ];
Document类是抽象类,可以实例化吗?

-----------------------------------

并没有实例化这个抽象类
如果实例化应该写成 Document doc = new Document();
  回复  引用    

#31楼  2008-03-07 16:54 毁于随      
--引用--------------------------------------------------
Rolf: 去看一下本系列的Builder模式的第4条,简单解释了Builder和Factory的异同。实际上2者是创建过程中着眼点不同,一个是创建这个动作的抽象,另一个是创建后初始化这个过程的抽象。
--------------------------------------------------------

Factory是创建动作的抽象.Builder是创建过程的抽象.是这样的吧.?!
  回复  引用  查看    


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该文被作者在 2004-08-26 00:34 编辑过