隨手 Design Pattern (3) - 簡單工廠模式 (Simple Factory Pattern)

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簡單工廠是相當易用的一種設計模式，當程式複雜度高的時候時候，可以利用此模式切割複雜度高的判斷式，抽離業務邏輯與建構式，讓業務邏輯單純，隔離複雜的建構式，有效提升程式碼的可讀性，藉由 C# 語法特性更可以降低程式複雜度。

定義

簡單工廠模式(Simple Factory Pattern)：又稱為靜態工廠方法(Static Factory Method)模式，它屬於類創建型模式。

角色

簡單工廠模式包含如下角色：

  • Product：抽象產品角色
    抽象產品角色是所有產品的父類別，在 C# 來說可以是 抽象類別 (Abstract Class) 或者是 介面 (Interface)，公開屬性與方法簽章，外部程式依賴此角色。

  • ConcreteProduct：具體產品角色
    具體產生的產品實體，藉由工廠角色依據條件而建立。

  • Factory：工廠角色
    工廠角色負責建立對應的物件。

UML 類別圖

UML 類別圖

實作說明

抽象產品角色 - 本次範例用 IBrid 介面來示範，公開 Name 屬性與 Fly 方法。

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public interface IBird
{
    string Name { get; set; }

    void Fly();
}

具體產品角色 - Eagle & Swan 兩種鳥類的具體實作

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public class Eagle : IBird
{
    public string Name { get; set; } = "老鷹";

    public void Fly()
    {
        // 實作可以飛高空
    }
}
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public class Swan : IBird
{
    public string Name { get; set; } = "天鵝";

    public void Fly()
    {
        // 實作只能飛低空
    }
}

工廠角色：使用 switch 實作

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public static class BirdFactory
{
    public static IBird GetBird(string birdName)
    {
        switch (birdName)
        {
            case "Swan":
                return new Swan();

            case "Eagle":
                return new Eagle();

            default:
                throw new Exception("missing matching bird name");
        }
    }
}
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private static void Main(string[] args)
{
    var eagle = BirdFactory.GetBird("Eagle");
    var swan = BirdFactory.GetBird("Swan");

    Console.WriteLine($"Bird Name : {eagle.Name}");
    Console.WriteLine($"Bird Name : {swan.Name}");
}

藉由 Bird Factory 將 switch 判斷式抽離，Main 程式複雜度下降，這也就是簡單工廠帶來的效益，專注商業邏輯，抽離複雜的判斷式。但是其實這仍不夠好，隨著實作 IBird 的鳥類越來越來多，BirdFactory 裡的 switch 會越來越複雜，也就越來越難維護。

BirdFactory程式複雜度

這裡使用的是 CodeMaid 的 Spade 功能，有時間在另外做說明！

這裡在提供一個使用 Linq 語法取代 switch 語法的範例，可以有效地降低複雜度。

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public static class BirdFactoryWithLinq
{
    private static readonly Dictionary<string, IBird> _birds;

    static BirdFactoryWithLinq()
    {
        _birds = new Dictionary<string, IBird>();
        _birds.Add("Eagle", new Eagle());
        _birds.Add("Swan", new Swan());
    }

    private static IBird GetBird(string birdName)
    {
        var bird = _birds
            .Where(x => x.Key.Equals(birdName))
            .Select(x => x.Value)
            .FirstOrDefault();

        return bird ?? throw new Exception("No match bird!");
    }
}

BirdFactoryWithLinq程式複雜度

GetBird 的複雜度由 4 降為 1，是不是很完美。

結論

  • 優點
    • 工廠封裝了各類別的建構式邏輯，客戶端不需要知道如何建構類別實體，可以直接操作公開的方法，做到實質的隔離，達成了職責分離。
    • 透過參數設定檔，可以實現不修改成客戶端程式碼的，而增加可以使用類別。
  • 缺點
    • 使用簡單工廠模式將會增加系統中類別的數量，純理論來說增加了系統的複雜度和理解難度。
    • 有可能造成工廠邏輯過於複雜，不利於系統的擴展和維護。
    • 因使用靜態方法，所以工廠類別無法繼承。

總結優缺點，在情境式適合下，簡單工廠很容易的做到職責分離，搭配 C# Linq 更可以有效降低工廠的程式複雜度，是很值得使用的！

參考範例

Github 範例下載連結

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