小白如何使用設(shè)計模式

這篇文章主要講解了“小白如何使用設(shè)計模式”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“小白如何使用設(shè)計模式”吧！

簡介

工廠模式（Factory Pattern）是最常用的設(shè)計模式之一。這種類型的設(shè)計模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式。

在工廠模式中，我們在創(chuàng)建對象時不會對客戶端暴露創(chuàng)建邏輯，而是通過使用一個共同的接口來指向新創(chuàng)建的對象。

分類

工廠模式可以分為三種，其中簡單工廠一般不被認(rèn)為是一種設(shè)計模式，可以將其看成是工廠方法的一種特殊。

• 簡單工廠

• 工廠方法

• 抽象工廠

場景分析

平凡枯燥的文字總是讓人看得想睡覺，接下來我們用幾個情景案例來進(jìn)行分析

簡單工廠

直接通過一個Factory【工廠類】類創(chuàng)建多個實(shí)體類的構(gòu)造方式。

時間：2021年2月19日 地點(diǎn)：教室 人物：學(xué)生小白、老師、大佬黑皮

小白是一名大二的計算機(jī)系學(xué)生，懶惰不愛學(xué)習(xí)。今天早晨第一節(jié)課就因?yàn)樗瘧杏X遲到被老師逮個正著，這節(jié)課還正好是小白最頭疼的上機(jī)課"C#設(shè)計模式”。這不，課堂上到一半老師就開始提問，小白“光榮”的成為了老師的點(diǎn)名對象。

老師笑著說道：“小白，請你解答一下屏幕上的問題。”

題目：請使用c#、java、python、php或其他任一面向?qū)ο缶幊陶Z言實(shí)現(xiàn)輸入倆個合法數(shù)字和一個合法符號，輸出對應(yīng)結(jié)果的功能。

小白一看，這算什么題目，這么簡單，看我不手到擒來，伴隨著雙手噼里啪啦一頓敲擊聲音，屏幕上出現(xiàn)一串編碼。

**Calculator操作類 **

    public class Calculator
    {
        public double GetResult(double A, double B, string operate)
        {
            double result = 0d;
            switch (operate)
            {
                case "+": 
                    result = A + B;
                    break;
                case "-":
                    result = A - B;
                    break;
                case "*":
                    result = A * B;
                    break;
                case "/":
                    result = A / B;
                    break;
                default: break;
            }
            return result;
        }
    }

客戶端代碼

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("請輸入數(shù)字A");
            string a = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("請輸入數(shù)字B");
            string b = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("請選擇操作符號(+、-、*、/)");
            string operate = Console.ReadLine();

            Calculator box = new Calculator();
            double result = box.GetResult(Convert.ToDouble(a), Convert.ToDouble(b), operate);
            Console.WriteLine(result);
            
            Console.ReadKey();
        }
    }

小白：”老師，我寫好了“

老師："不錯，寫的很好。使用到了面向?qū)ο笕筇匦灾械姆庋b，將計算方法封裝成了一個計算類，多個客戶端可以復(fù)用這個類。但是這其中也有不少的問題，哪位同學(xué)來回答一下。"

黑皮：”小白同學(xué)寫的代碼有倆處問題。

1、如果輸入A=10，B=0,程序就會報錯，沒有做輸入的有效性驗(yàn)證

2、如果操作符號不按照規(guī)定的輸入 ，也會導(dǎo)致報錯“

老師：”黑皮同學(xué)回答的非常好，但是這都只是針對代碼業(yè)務(wù)邏輯錯誤的描述。有沒有誰可以看出更加深層次的內(nèi)容。“

黑皮：”老師，你給點(diǎn)提示吧?！?/p>

老師：”這個可以會有點(diǎn)隱蔽，老師就給出一點(diǎn)提示。如果我們增加一個新的運(yùn)算怎么辦？“

小白立即回答到：”在switch中增加一個新的分支就可以了“。

老師：”這樣當(dāng)然是沒有錯誤的，但是問題在于，我只是增加了一個新的運(yùn)算符號，卻需要讓加減乘除所有的運(yùn)算都參加編譯，如果在修改的過程中不小心修改了其他的代碼，例如把+號改成了-號，那不是很糟糕，這就違背了開閉原則【對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉】“

小白撓一撓頭問道：”開閉原則，這是什么？“

老師：”這就是你不認(rèn)真聽課落下的內(nèi)容，回去好好補(bǔ)習(xí)。黑皮同學(xué)，不知道你Get到了老師的點(diǎn)沒有？“

黑皮：”我知道應(yīng)該如何修改了。小白實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο笕筇匦灾坏姆庋b，其實(shí)就是將其他倆個特性一起使用就可以完成老師要的功能“

小白：”多態(tài)和繼承？“

黑皮：”是的，等我改完你再看程序就應(yīng)該有感覺了“

    public class Operate
    {
        public double NumberA { get; set; }
        public double NumberB { get; set; }

        public virtual double GetResult()
        {
            return 0;
        }
    }
    
    public class OperateAdd : Operate
    {
        public override double GetResult()
        {
            return this.NumberA +this.NumberB;
        }
    }
    
    public class OperateSub : Operate
    {
        public override double GetResult()
        {
            return this.NumberA - this.NumberB;
        }
    }

簡單工廠

    public class OperateFactory
    {
        public static Operate GetOperateFactory(string operate)
        {
            Operate fac = null;
            switch (operate)
            {
                case "+":
                    fac = new OperateAdd();
                    break;
                case "-":
                    fac = new OperateSub();
                    break;
                case "*":
                    fac = new OperateMul();
                    break;
                case "/":
                    fac = new OperateDiv();
                    break;
                default:
                    break;
            }
            return fac;
        }
    }

黑皮：”首先是一個運(yùn)算類，里面有倆個Number屬性和一個虛方法GetResult()。加減乘除四個方法作為運(yùn)算類的子類繼承，繼承后重寫GetResult()方法，調(diào)用基類的A和B公有屬性進(jìn)行不同的數(shù)學(xué)運(yùn)算?！?/p>

黑皮：”然后定義一個簡單工廠，靜態(tài)方法傳入操作符參數(shù)得到實(shí)際的業(yè)務(wù)處理類，客戶端得到處理類后對參數(shù)賦值。最后一步你應(yīng)該知道怎么做了吧“

小白：”我懂了，那客戶端這么調(diào)用就可以了“。

  static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("請選擇操作符號(+、-、*、/)");
            string operateStr = Console.ReadLine();
            Operate operate = OperateFactory.GetOperateFactory(operateStr);
            operate.NumberA = 10;
            operate.NumberB = 4;
            double result = operate.GetResult();
            Console.WriteLine(result);
            Console.ReadKey();
        }

老師：”看來倆位同學(xué)都已經(jīng)掌握了簡單工廠的使用，接下來我提問幾個問題，便于大家更快的掌握這種設(shè)計模式“

老師：”如果我們要修改除方法的邏輯，增加被除數(shù)為0的邏輯應(yīng)該怎么做“

小白：”直接修改OperateDiv類，這不會對其他造成影響“

老師：”如果我們要新增一個開根運(yùn)算應(yīng)該怎么做“

小白：”添加一個新的類，Operate開根類，里面描述開根的邏輯。在工廠方法中將新的操作符添加進(jìn)去即可。新增的操作單獨(dú)一個類，也不會對其他方法體造成影響“。

小白：”那客戶端需要做什么改變嗎？“

老師：”客戶端要做什么改變，客戶端只要處理好自己的事情就可以了！“

是的，客戶端不關(guān)心工廠創(chuàng)建了什么，工廠是一個黑盒子?？蛻舳酥灰獋魅?yún)?shù)，工廠負(fù)責(zé)將內(nèi)容生產(chǎn)后【實(shí)例化類的過程】給客戶端即可。

優(yōu)/缺點(diǎn)

簡單工廠模式的工廠類一般是使用靜態(tài)方法，通過接收的參數(shù)不同來返回不同的對象實(shí)例。不修改代碼的話，是無法擴(kuò)展的 優(yōu)點(diǎn)：客戶端可以免除直接創(chuàng)建產(chǎn)品對象的責(zé)任，而僅僅是“消費(fèi)”產(chǎn)品。簡單工廠模式通過這種做法實(shí)現(xiàn)了對責(zé)任的分割 缺點(diǎn)：由于工廠類集中了所有實(shí)例的創(chuàng)建邏輯，違反了高內(nèi)聚責(zé)任分配原則，將全部創(chuàng)建邏輯集中到了一個工廠類中；它所能創(chuàng)建的類只能是事先考慮到的，如果需要添加新的類，則就需要改變工廠類了

工廠方法

時間：2021年2月19日下午 地點(diǎn)：教室 人物：學(xué)生小白、老師、大佬黑皮

老師：”我們緊接著上午的設(shè)計模式繼續(xù)，上午我們講的是簡單工廠，下午我們講下一個內(nèi)容工廠方法。工廠方法和簡單工廠其實(shí)大同小異，唯一的區(qū)別就在于每一個實(shí)現(xiàn)抽象類的實(shí)例（也叫做產(chǎn)品，即上午定義的加減乘除四個子類）都有一個對應(yīng)的工廠去創(chuàng)建。同學(xué)們了解一下老師說話的內(nèi)容，然后尋找一個場景編碼實(shí)現(xiàn)一下。最快完成的有課堂獎勵”

....幾分鐘過去了.....

小白：“老師，我完成了?！?/p>

老師：“好的，那我們請小白同學(xué)說明一下場景和實(shí)現(xiàn)的方式?！?/p>

我設(shè)計的是以水果作為場景的模式。

1、定義一個抽象類Fruit.cs，這個類定義倆個抽象方法printfColor()和printfName()。

2、實(shí)現(xiàn)倆種不同的水果分別繼承此抽象類并復(fù)寫抽象方法。

3、定義一個工廠接口，定義接口方法createFruit()

4、實(shí)現(xiàn)倆個不同的工廠分別實(shí)現(xiàn)水果實(shí)例的創(chuàng)建。

水果抽象類

    public abstract class Fruit
    {
        public abstract void PrintfColor();
        public abstract void PrintfName();
    }
    
  public class Apple : Fruit
    {
        public override void PrintfColor()
        {
            Console.WriteLine("紅色");
        }

        public override void PrintfName()
        {
            Console.WriteLine("蘋果");
        }
    }

工廠接口

   public interface IFruitFactory
    {
        Fruit CreateFruit();
    }

    public class AppleFactory : IFruitFactory
    {
        public Fruit CreateFruit()
        {
            return new Apple();
        }
    }

客戶端實(shí)現(xiàn)

           //蘋果工廠
            IFruitFactory appleFac = new AppleFactory();
            Fruit apple = appleFac.CreateFruit();
            apple.PrintfColor();
            apple.PrintfName
            
            //橘子工廠
            IFruitFactory orangeFac = new OrangeFactory();
            Fruit orage = orangeFac.CreateFruit();
            orage.PrintfColor();
            orage.PrintfName();

老師：“看來小白同學(xué)已經(jīng)對上午的內(nèi)容有了一個充分的了解，果然好好上課才能夠?qū)W習(xí)到新的知識。逃課是沒有益處的”

老師：“只是這樣的案例太過簡單，可能其他同學(xué)不是很能理解為什么要這樣 ，我來舉一個實(shí)際場景的案例方便大家理解。在實(shí)際的工作過程中我們總會用到日志組件，例如Nlog,Log4net這種第三方組件，這種組件都支持可配置化的多源輸出。當(dāng)我們在配置文件（json/xml）中增加一個“輸出到控制臺的參數(shù)”，程序 就會將內(nèi)容輸出到控制臺，當(dāng)配置一個輸入到文件的參數(shù)，程序就會將內(nèi)容輸出到指定的文件。這種場景的實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是一種典型的工廠方法。下面我來分析一下過程”

1、讀取配置文件（json/xml）

2、獲取所有的配置方式，循環(huán)遍歷

3、判斷配置類型，如果是輸入到文件的配置。new一個文件日志工廠，將配置信息作為參數(shù)傳遞，便于后期方法調(diào)用；如果是輸入到控制臺的配置。new一個日志工廠也是做同樣的操作

4、每一個工廠只管理自己的事情，但是應(yīng)該都擁有日志輸出這個接口。

5、當(dāng)上層調(diào)用打印方法時候，循環(huán)遍歷所有的工廠，調(diào)用接口的日志輸出輸出方法

優(yōu)/缺點(diǎn)

工廠方法是針對每一種產(chǎn)品提供一個工廠類。通過不同的工廠實(shí)例來創(chuàng)建不同的產(chǎn)品實(shí)例。在同一等級結(jié)構(gòu)中，支持增加任意產(chǎn)品 優(yōu)點(diǎn)：允許系統(tǒng)在不修改具體工廠角色的情況下引進(jìn)新產(chǎn)品 缺點(diǎn)：由于每加一個產(chǎn)品，就需要加一個產(chǎn)品工廠的類，增加了額外的開發(fā)量

抽象工廠

抽象工廠模式為創(chuàng)建一組對象提供了一種解決方案。與工廠方法模式相比，抽象工廠模式中的具體工廠不只是創(chuàng)建一種產(chǎn)品，它負(fù)責(zé)創(chuàng)建一族產(chǎn)品。

時間：2021年2月20日上午 地點(diǎn)：教室 人物：學(xué)生小白、老師、黑皮

新的一天又開始了，“設(shè)計模式”課程在小白的眼中好像沒有那么復(fù)雜了，今天小白早早地就到了教室，準(zhǔn)備迎接老師新的鞭策。

老師：”同學(xué)們早上好，今天我們繼續(xù)昨日的課程。昨天講的是工廠方法，今天我們在此基礎(chǔ)上做一點(diǎn)改進(jìn)，看看又有什么新的變化。小白同學(xué)學(xué)習(xí)熱情很高嘛，現(xiàn)在都知道坐在第一排了。不錯不錯，值得鼓勵”

小白：”嘻嘻“

老師：“好，那開始今天的課程。今天要講的模式是抽象工廠模式。通過和工廠模式做比較，同學(xué)們可以比較清晰的發(fā)現(xiàn)這倆都之間的區(qū)別。我們用昨天小白同學(xué)的例子繼續(xù)開拓。”

此時有蘋果和橘子倆個產(chǎn)品，分別對應(yīng)蘋果工廠和橘子工廠。這是工廠方法的體現(xiàn)。可是如果有3個不同的工廠，他們分別都生產(chǎn)蘋果和橘子呢。

小白：“恩...那就多建立幾個工廠。每個產(chǎn)品分別對應(yīng)不同的工廠，應(yīng)該是這樣的一個結(jié)構(gòu)，每一個工廠分別對應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品的類”

A

• A_蘋果工廠.cs

• A_橘子工廠.cs

B

• B_蘋果工廠.cs

• B_橘子工廠.cs

C

• C_蘋果工廠.cs

• C_橘子工廠.cs

老師：“這樣的方式當(dāng)然是可以的，可以如果我有10個工廠呢，難道我們要建立10*2=20個類嗎，這樣程序的復(fù)雜度就是直線上升，不利于維護(hù)?！?/p>

小白：“那怎么辦呢，用老師你說的那種抽象工廠嗎？如果用，又應(yīng)該怎么做呢”

老師：“是的，在這樣的場景下，抽象工廠是最能匹配的設(shè)計模式。其實(shí)做法非常簡單，對昨天的代碼進(jìn)行一些修改即可”

水果抽象類

新增一個Name屬性，方便后期打印不同的工廠。

    public abstract class Fruit
    {
        public string Name { get; set; }
        public abstract void PrintfColor();
        public abstract void PrintfName();
    }
    
    public class Apple : Fruit
    {
        public Apple(string name)
        {
            this.Name = name;
        }

        public override void PrintfColor()
        {
            Console.WriteLine(this.Name + "紅色");
        }

        public override void PrintfName()
        {
            Console.WriteLine(this.Name + "蘋果");
        }
    }

工廠接口

老師：“這一處的改動就比較明顯。原來的接口中方法輸出唯一的產(chǎn)品——因?yàn)橹懊恳粋€工廠只生產(chǎn)一件產(chǎn)品。現(xiàn)在輸出倆個產(chǎn)品，即繼承工廠接口的類必須實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)蘋果和橘子的方法。這樣的好處在于，每一個工廠負(fù)責(zé)管理自己產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)，避免了每一個產(chǎn)品都需要創(chuàng)建一個工廠的操作。“

解釋：

工廠生產(chǎn)蘋果和橘子。當(dāng)有多個工廠的時候，每一個工廠都實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)蘋果和橘子。而不是生產(chǎn)A廠蘋果需要一個工廠實(shí)現(xiàn)類，生產(chǎn)B廠蘋果又需要一個。如下所示

舊模式

A

• A_蘋果工廠.

• A_橘子工廠

B

• B_蘋果工廠

• B_橘子工廠

C

• C_蘋果工廠

新模式

A 工廠

• 蘋果/橘子

B 工廠

• 蘋果/橘子

C 工廠

• 蘋果/橘子

老師：“這樣復(fù)雜度由原來的6變成了3。”

小白:"我明白了，又學(xué)習(xí)到了新的東西。"

    public interface IFruitFactory
    {
        Fruit CreateApple(string name);
        Fruit CreateOrange(string name);
    }

    public class AFactory : IFruitFactory
    {
        public Fruit CreateApple(string name)
        {
            return new Apple(name);
        }

        public Fruit CreateOrange(string name)
        {
            return new Orange(name);
        }
    }

客戶端實(shí)現(xiàn)

            IFruitFactory fac = new AFactory();
            Fruit a_Apple = fac.CreateApple("a工廠");
            Fruit a_Orange = fac.CreateOrange("a工廠");
            a_Apple.PrintfName();
            a_Orange.PrintfName();

            IFruitFactory b_fac = new BFactory();
            Fruit b_Apple = b_fac.CreateApple("b工廠");
            Fruit b_Orange = b_fac.CreateOrange("b工廠");
            b_Apple.PrintfName();
            b_Orange.PrintfName();

小白：“可是在什么樣的場景下用這種模式呢，我好像一下子想不到”

老師：“抽象工廠的使用相對來說比較少，但也不是沒有。我舉一個例子，在后端開始中我們有各種的組件【按鈕，抽屜，導(dǎo)航欄】等等，這些組件有對應(yīng)的皮膚，對皮膚的開發(fā)就是抽象工廠的實(shí)現(xiàn)。工廠接口是對每個組件的定義，每個皮膚就是一個工廠的實(shí)現(xiàn)。如果要切換皮膚，只需要實(shí)例化不同的工廠即可?！?/p>

小白：“哦。就和游戲中的皮膚切換一樣嗎？”

老師：“你也可以這樣理解，設(shè)計模式只是一種通用解決方案，可以應(yīng)用在不同的場景下，大家可以挑最適應(yīng)自己，最好理解的場景下手?！?/p>

下課鈴聲又響起了

老師：“好了，這節(jié)課就到這里。下節(jié)課我們講其他的設(shè)計模式，希望大家準(zhǔn)時聽講?！?/p>

優(yōu)/缺點(diǎn)

抽象工廠是應(yīng)對產(chǎn)品族概念的。應(yīng)對產(chǎn)品族概念而生，增加新的產(chǎn)品線很容易，但是無法增加新的產(chǎn)品。比如，每個汽車公司可能要同時生產(chǎn)轎車、貨車、客車，那么每一個工廠都要有創(chuàng)建轎車、貨車和客車的方法 優(yōu)點(diǎn)：向客戶端提供一個接口，使得客戶端在不必指定產(chǎn)品具體類型的情況下，創(chuàng)建多個產(chǎn)品族中的產(chǎn)品對象 缺點(diǎn)：增加新的產(chǎn)品等級結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，需要修改抽象工廠和所有的具體工廠類，對“開閉原則”的支持呈現(xiàn)傾斜性

感謝各位的閱讀，以上就是“小白如何使用設(shè)計模式”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對小白如何使用設(shè)計模式這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！