[设计模式]我的实用设计模式之四-Simple Factory,Factory Method和Abs

baacloud免费翻墙vpn注册使用

Simple Factory

先从Simple Factory开始讲起,假设模拟一个电玩店的试玩系统,这个电玩店专卖出售PS3的游戏机和提供试玩服务,当一个用户想试玩的时候,需要选择一种游戏类 型进行试玩,系统会选择生成其中一个游戏盘的对象:竞赛游戏(PS3RacingGameDisk),射击游戏 (PS3ShootingGameDisk)以及格斗游戏(PS3FightingGameDisk),这些游戏盘子类都分别继承自同一个游戏盘抽象类 AbstractGameDisk。

图1

    public abstract class AbstractGameDisk
    {
        
public string Name { getset; }
        
public abstract void Load();
    }
    
public class PS3RacingGameDisk : AbstractGameDisk
    {
        
public override void Load()
        {
            Console.WriteLine(
"Load PS3 racing game.");
        }
    }
    
public class PS3ShootingGameDisk : AbstractGameDisk
    {
        
public override void Load()
        {
            Console.WriteLine(
"Load PS3 shooting game.");
        }
    }
    
public class PS3FightingGameDisk : AbstractGameDisk
    {
        
public override void Load()
        {
            Console.WriteLine(
"Load PS3 fighting game.");
        }
    }
    
public enum GameDiskType
    {
        RACING,
        SHOOTING,
        FIGHTING
    }
    
public class PS3Player
    {
        
public void PlayAGame(GameDiskType type)
        {
            
//Get a console
            
//Get a joystick
            
//create a game disk
            AbstractGameDisk disk; 
            
switch (type)
            {
                
case GameDiskType.RACING:
                    disk 
= new PS3RacingGameDisk();
                    
break;
                
case GameDiskType.SHOOTING:
                    disk 
= new PS3ShootingGameDisk();
                    
break;
                
case GameDiskType.FIGHTING:
                    disk 
= new PS3FightingGameDisk();
                    
break;
                
default:
                    disk 
= null;
                    
break;
            }
            
//insert disk to console
            
//load game 
            
//play and enjoy it
        }
    }

代码1

从上述代码看,如果我们需要增加新的游戏盘,例如角色扮演游戏(RolePlayGameDisk),那么生成游戏盘部分(见注释create a game disk处)需要增加case分支,这里的对具体游戏盘对象实例化存在着变化的需求。根据设计原则 "封装变化(Encapsulate what varies)" 对这一对象实例化的需求进行封装。 引入一个新的类来封装和处理对象生成的需求,这个类叫做PS3DiskFacotry。 

    public class PS3Player
    {
        
public void PlayAGame(GameDiskType type)
        {
            
//Get a console
            
//Get a joystick
            
//create a game disk
            AbstractGameDisk disk = PS3DiskFactory.CreateGameDisk(type); 
            
            
//insert disk to console
            
//load game 
            
//play and enjoy it
        }
    }
    
public sealed class PS3DiskFactory
    {
        
public static AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
switch (type)
            {
                
case GameDiskType.RACING:
                    
return new PS3RacingGameDisk();
                
case GameDiskType.SHOOTING:
                    
return new PS3ShootingGameDisk();
                
case GameDiskType.FIGHTING:
                    
return new PS3FightingGameDisk();
                
default:
                    
return null;
            }
        }
    }

代码2
从上面的代码看PS3DiskFactory专门负责游戏盘(AbstractGameDisk的具体子类)的实例化过程,当有新的 游戏盘增加时,也就是实例化过程的需求发生变化时,全部变化会单独发生在PS3DiskFactory里面,也就是可变化的需求被封装到一个类里面了,这 就是Simple Factory的实现。

图2
由于对实例化需求的变化的封装,从图可见PS3DiskManager和具体的游戏盘类 (PS3RacingGameDisk,PS3ShootingGameDisk和PS3FightingGameDisk等)彻底的解 耦,PS3DiskManager只是依赖于他们共同的抽象类AbstractGameDisk和工厂类PS3DiskFactory。Simple Factory的作用就是用来封装“对象实例化可变化的需求”。

Factory Method

随着这个电玩店的发展,店里开始支持Wii游戏机销售和试玩,原先的系统需要更新符合这一新需求。参考Simple Factory的实现,我们可以很快速的实现Wii的需求。

    public class WiiPlayer
    {
        
public void PlayAGame(GameDiskType type)
        {
            
//Get a console
            
//Get a joystick
            
//create a game disk
            AbstractGameDisk disk = WiiDiskFactory.CreateGameDisk(type); 
            
            
//insert disk to console
            
//load game 
            
//play and enjoy it
        }
    }
    
public sealed class WiiDiskFactory
    {
        
public static AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
switch (type)
            {
                
case GameDiskType.RACING:
                    
return new WiiRacingGameDisk();
                
case GameDiskType.SHOOTING:
                    
return new WiiShootingGameDisk();
                
case GameDiskType.FIGHTING:
                    
return new WiiFightingGameDisk();
                
default:
                    
return null;
            }
        }
    }
 
 
public class WiiRacingGameDisk : AbstractGameDisk
    {
        
public override void Load()
        {
            Console.WriteLine(
"Load Wii racing game.");
        }
    }
    
public class WiiShootingGameDisk : AbstractGameDisk
    {
        
public override void Load()
        {
            Console.WriteLine(
"Load Wii shooting game.");
        }
    }
    
public class WiiFightingGameDisk : AbstractGameDisk
    {
        
public override void Load()
        {
            Console.WriteLine(
"Load Wii fighting game.");
        }
    }

代码3

图3
第一眼看是不是很容易实现了新的需求?Copy & Paste,稍稍修改一下就完了。可是有没有发现两个Player类除了对GameDisk的实例化以外,其他的一模一样。我们引进第二个设计原则 "面向抽象编程,而不是面向具体编程(Depend on Abstractions, not on Concretions)" ,增加对各个具体Player的抽象类AbstractPlayer.Client面向的是Player的抽象类而不是具体的Player。

    public abstract class AbstractPlayer
    {
        
public void PlayAGame(GameDiskType type)
        {
            
//Get a console
            
//Get a joystick
            
//create a game disk
            AbstractGameDisk disk = CreateGameDisk(type);
            
//insert disk to console
            
//load game 
            
//play and enjoy it
        }
        
protected abstract AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type);
    }
    
public class PS3Player : AbstractPlayer
    {
        
protected override AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
return PS3DiskFactory.CreateGameDisk(type);
        }
    }
    
public class WiiPlayer : AbstractPlayer
    {
        
protected override AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
return WiiDiskFactory.CreateGameDisk(type);
        }
    }

代码4

图4
引入对具体各个Players的抽象类AbstractPlayer后,在程序中可以声明AbstractPlayer的引用,而具体 的Player对象的实例化过程留给具体的Player类(PS3Player或者WiiPlayer)来实现。AbstractPlayer声明 CreateGameDisk方法负责实例化AbstractGameDisk的子类对象,具体的Player类负责实例化具体的 AbstractGameDisk的子类。这个Method(CreateGameDisk)的行为就是一个Factory,所以称为Factory Method。下面是一个典型的Factory Method的UML图。

图5
从图5和图4可以看,AbstractPlayer就是一个Creator,而PS3Player和WiiPlayer是一个 ConcreteCreator,CreateGameDisk()就是FactoryMethod(),AbstractPlayer只是定义实例化方 法,但是不知道具体如何实例化对象,实例化那个具体的对象,这些都是由PS3Player和WiiPlayer负责的。在上述的实现,PS3Player 和WiiPlayer是借助于Simple Factory来实例化对象。

Factory Method是一个推迟实例化的过程,在抽象类(Creator)定义实例化的行为(FactoryMethod),然后由具体的子类 (ConcreteCreator)决定具体实例化的对象。其实在OO中,抽象类负责定义行为(在C#中为Method或者Property),子类负责 实现行为,运行时动态调用不同行为称为 多态(polymorphism)。但是构造函数不能实现多态,Factory Method就是解决对象实例化的多态问题。Factory Method的别名也叫Virtual Constructor,为什么这样叫了,因为在C++里面实现多态都要定义Virtual Function(虚函数),但是Constructor是不能定义为virtual的,Factory Method恰恰解决这个问题,所以也就Virtual Constructor了。

Abstract Factory

上面讲述的Simple Factory和Factory Method解决了游戏盘(GameDisk)的对象的实例化过程,如果在Player中其他使用到的引用(例如游戏主机GameConsole和手柄 Joystick)都需要实现实例化不同的对象。那么就不仅仅需要CreateGameDisk(),而且需要CreateGameConsole()和 CreateJoystick()来实例化具体的对象。抽象类AbstractPlayer组合这些Factory Methods,实现如下。

    public abstract class AbstractPlayer
    {
        
public abstract AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type);
        
public abstract AbstractGameConsole CreateGameConsole();
        
public abstract AbstractJoystick CreateJoystick();
    }
    
public class PS3Player : AbstractPlayer
    {
        
public override AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
return PS3DiskFactory.CreateGameDisk(type);
        }
        
public override AbstractGameConsole CreateGameConsole()
        {
            
return new PS3Console();
        }
        
public override AbstractJoystick CreateJoystick()
        {
            
return new PS3Joystick();
        }
    }
    
public class WiiPlayer : AbstractPlayer
    {
        
public override AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
return WiiDiskFactory.CreateGameDisk(type);
        }
        
public override AbstractGameConsole CreateGameConsole()
        {
            
return new WiiConsole();
        }
        
public override AbstractJoystick CreateJoystick()
        {
            
return new WiiJoystick();
        }
    }
    
public abstract class AbstractGameDisk
    {
        
public string Name { getset; }
        
public abstract void Load();
    }
    
public abstract class AbstractGameConsole
    {
        
public void InsertGameDisk(AbstractGameDisk disk) { }
        
public void PluginJoystick(AbstractJoystick joystick) { }
    }
    
public abstract class AbstractJoystick
    {
    }
    
public class PS3Console : AbstractGameConsole
    {
    }
    
public class PS3Joystick : AbstractJoystick
    {
    }
    
public class WiiConsole : AbstractGameConsole
    {
    }
    
public class WiiJoystick : AbstractJoystick
    {
    }

代码5
AbstractPlayer不再负责PlayAGame的功能,只是声明了一系列产品的实例化的Methods。AbstractPlayer还是Factory Method。 我们需要实现PlayAGame的功能,基于设计原则"组合优于继承(Favor Object composition over inheritance)",我们定义一个新的类(Player),然后把工厂类(AbstractPlayer)作为一个引用组合到这一个类里面,这就是Abstract Factory模式的实现。

 

    public enum GameDevice
    {
        PS3,
        WII
    }
    
public class Player
    {
        
private AbstractPlayer playerFactory;
        
public Player(GameDevice device)
        {
            
switch (device)
            {
                
case GameDevice.PS3:
                    playerFactory 
= new PS3Player();
                    
break;
                
case GameDevice.WII:
                    playerFactory 
= new WiiPlayer();
                    
break;
            }
        }
        
public void PlayAGame(GameDiskType type)
        {
            
//Get a console
            AbstractGameConsole console = CreateGameConsole();
            
//Get a joystick
            AbstractJoystick joystick = CreateJoystick();
            console.PluginJoystick(joystick);
            
//create a game disk
            AbstractGameDisk disk = CreateGameDisk(type);
            
//insert disk to console
            console.InsertGameDisk(disk);
            
//load game 
            
//play and enjoy it
        }
        
private AbstractGameDisk CreateGameDisk(GameDiskType type)
        {
            
return playerFactory.CreateGameDisk(type);
        }
        
        
private AbstractGameConsole CreateGameConsole()
        {
            
return playerFactory.CreateGameConsole();
        }
        
private AbstractJoystick CreateJoystick()
        {
            
return playerFactory.CreateJoystick();
        }
    }

代码6 

图6

以下为一个经典Abtract Factory的实现,用于对比参考

图7

Player(Client)完全不知道GameConsole,Joystick和GameDisk到底如何实例化的,这些都又具体工厂 (PS3Player或者WiiPlayer)来负责一系列相关联的产品(也就是对象)的实例化,这一系列相关联的产品称为产品族(product family)。Player根据GameDevice借助AbstractPlayer实例化产品族,产品族下的所有产品具体协同工作,而Player 只是依赖于产品组的产品的抽象类而不是具体类,也就是说,产品族的替换不会影响Player类的PlayAGame()。这一特性适合可替换产品族的设 计,例如不同桌面主题的设计和不同数据库访问组件的设计,ADO.net的数据库访问层就是基于Abstract Factory模式设计的。

Player的构造函数中选择具体工厂也是用了条件选择(switch),这里可以通过Simple Factory来对具体工厂的实例化。

Abstract Factory有几个特点:
1.每次产生一系列相关联的产品,例如 WiiGameConsole,WiiJoystick和WiiRacingGameDisk等等,他们之间是协调工作,例如CreateGame有 InsertGameDisk方法,表示WiiGameConsole和WiiRacingGameDisk协调工作。
2.不同产品族直接的产品不可以相互替换,例如PS3Joystick不能用于WiiGameConsole。
3. 使用Abstract Factory一般在产品族相当固定的情景下,例如XBox游戏机也是有GameConsole,Joystick和GameDisk,那么实现 XBoxPlayer等产品族就可以支持XBox游戏机,但是如果需要更改产品族的产品,例如某新型游戏机不使用GameDisk而是使用 HardDisk来Load游戏的话,那么现有的设计就不能支持这一新型游戏机。

这些我对Simple Factory,Factory Method和Abstract Factory的想法,欢迎指教。
   

Jake's Blog in 博客园 — 精简开发 无线生活

赞(0) 打赏
分享到: 更多 (0)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏