详解C#的设计模式编程之抽象工厂模式的应用

这里首先以一个生活中抽象工厂的例子来实现一个抽象工厂，然后再给出抽象工厂的定义和UML图来帮助大家更好地掌握抽象工厂模式，同时大家在理解的时候，可以对照抽象工厂生活中例子的实现和它的定义来加深抽象工厂的UML图理解。抽象工厂模式比其它工厂模式更加抽象，抽象工厂模式适用与多个抽象类的情况下，通过工厂返回多个抽象类中你需要得到的具体子类实例。

抽象工厂模式比其它工厂模式更加抽象，抽象工厂模式适用与多个抽象类的情况下，通过工厂返回多个抽象类中你需要得到的具体子类实例。

举例阐述抽象工厂模式：
假如中国对邪恶国家开战。

中国装备：炸弹类，坦克类，来消灭邪恶国家。

炸弹类：导弹，核弹；

坦克类：越野车，主站坦克；

战略：

前期中国兵工厂生产：导弹，越野车，打击邪恶国家。

后期中国兵工厂生产：核弹，主站坦克，毁灭邪恶国家。

类图：

装备类代码：

#region 炸弹系列
abstract class Bomb
{
  abstract public void baozha();
}
/// <summary>
/// 导弹
/// </summary>
class daodanBomb :Bomb
{
  public override void baozha()
  {
    Console.WriteLine("我是一颗中国造导弹，来轰炸不老实的小邪恶国家！");
  }
}
/// <summary>
/// 核弹
/// </summary>
class hedanBomb : Bomb
{
  public override void baozha()
  {
    Console.WriteLine("我是一颗中国造核弹，来轰炸不老实的小邪恶国家！");
  }
}
#endregion

#region 坦克系列
abstract class Tank
{
  abstract public void go();
}
/// <summary>
/// 越野车
/// </summary>
class yueyeTank : Tank
{
  public override void go()
  {
    Console.WriteLine("我是一颗中国造越野车，来踏平不老实的小邪恶国家！");
  }
}
/// <summary>
/// 主站坦克
/// </summary>
class zhuzhanTank : Tank
{
  public override void go()
  {
    Console.WriteLine("我是一颗中国造主站坦克，来踏平不老实的小邪恶国家！");
  }
}
#endregion工厂类代码


#region 中国兵工厂
abstract class chinaFactory
{
  //装甲车制造车间
  public abstract Tank CreateTank();
  //炸弹知道车间
  public abstract Bomb CreateBomb();
}
//兵工厂前期制造
class qianqiFactory : chinaFactory
{
  public override Bomb CreateBomb()
  {
    //导弹
    return new daodanBomb();
  }
  public override Tank CreateTank()
  {
    //越野车
    return new yueyeTank();
  }
}
//兵工厂后期制造
class houqiFactory : chinaFactory
{
  public override Bomb CreateBomb()
  {
    //核弹
    return new hedanBomb();
  }
  public override Tank CreateTank()
  {
    //主站坦克
    return new zhuzhanTank();
  }
}
#endregion客户端代码：（打仗）


// 备战
class Make
{
  //装备
  private Bomb bomb;
  private Tank tank;
  //制造加工
  public Make(chinaFactory factory)
  {
    bomb = factory.CreateBomb();
    tank = factory.CreateTank();
  }

  //开始打仗
  public void warStar()
  {
    //炸弹类爆炸
    bomb.baozha();
    //战车类前进
    tank.go();
  }

}
public class start
{
  public static void Main()
  {
    //大战前期
    chinaFactory qianqiMake = new qianqiFactory();
    Make qianqi = new Make(qianqiMake);
    qianqi.warStar();

    //点任意键，进行后期攻势！！
    Console.ReadKey();

    //大战后期
    chinaFactory houqiMake = new houqiFactory();
    Make houqi = new Make(houqiMake);
    houqi.warStar();

    Console.WriteLine("钓鱼岛是中国的，神圣不可侵犯！小邪恶国家，滚开！！");
    Console.ReadLine();
  }
}

 

抽象工厂模式的定义和类图

抽象工厂允许客户使用抽象的接口来创建一组相关产品，而不需要知道或关心实际生产出的具体产品是什么。这样客户就可以从具体产品中被解耦。下面通过抽象工模式的类图来了解各个类中之间的关系：

抽象工厂的分析
抽象工厂模式将具体产品的创建延迟到具体工厂的子类中，这样将对象的创建封装起来，可以减少客户端与具体产品类之间的依赖，从而使系统耦合度低，这样更有利于后期的维护和扩展，这真是抽象工厂模式的优点所在，然后抽象模式同时也存在不足的地方。下面就具体看下抽象工厂的缺点（缺点其实在前面的介绍中以已经涉及了）：

抽象工厂模式很难支持新种类产品的变化。这是因为抽象工厂接口中已经确定了可以被创建的产品集合，如果需要添加新产品，此时就必须去修改抽象工厂的接口，这样就涉及到抽象工厂类的以及所有子类的改变，这样也就违背了“开发——封闭”原则。

知道了抽象工厂的优缺点之后，也就能很好地把握什么情况下考虑使用抽象工厂模式了，下面就具体看看使用抽象工厂模式的系统应该符合那几个前提：

一个系统不要求依赖产品类实例如何被创建、组合和表达的表达，这点也是所有工厂模式应用的前提。
这个系统有多个系列产品，而系统中只消费其中某一系列产品
系统要求提供一个产品类的库，所有产品以同样的接口出现，客户端不需要依赖具体实现。

.NET中抽象工厂模式实现
抽象工厂模式在实际中的应用也是相当频繁的，然而在我们.NET类库中也存在应用抽象工厂模式的类，这个类就是System.Data.Common.DbProviderFactory，这个类位于System.Data.dll程序集中,该类扮演抽象工厂模式中抽象工厂的角色，我们可以用reflector反编译工具查看该类的实现：

/// 扮演抽象工厂的角色
/// 创建连接数据库时所需要的对象集合，
/// 这个对象集合包括有 DbConnection对象（这个是抽象产品类,如绝味例子中的YaBo类）、DbCommand类、DbDataAdapter类，针对不同的具体工厂都需要实现该抽象类中方法，
public abstract class DbProviderFactory
{
  // 提供了创建具体产品的接口方法
  protected DbProviderFactory();
  public virtual DbCommand CreateCommand();
  public virtual DbCommandBuilder CreateCommandBuilder();
  public virtual DbConnection CreateConnection();
  public virtual DbConnectionStringBuilder CreateConnectionStringBuilder();
  public virtual DbDataAdapter CreateDataAdapter();
  public virtual DbDataSourceEnumerator CreateDataSourceEnumerator();
  public virtual DbParameter CreateParameter();
  public virtual CodeAccessPermission CreatePermission(PermissionState state);
}
DbProviderFactory类是一个抽象工厂类，该类提供了创建数据库连接时所需要的对象集合的接口，实际创建的工作在其子类工厂中进行，微软使用的是SQL Server数据库，因此提供了连接SQL Server数据的具体工厂实现，具体代码可以用反编译工具查看，具体代码如下：

/// 扮演着具体工厂的角色，用来创建连接SQL Server数据所需要的对象
public sealed class SqlClientFactory : DbProviderFactory, IServiceProvider
{
  // Fields
  public static readonly SqlClientFactory Instance = new SqlClientFactory();
  // 构造函数
  private SqlClientFactory()
  {
  }

  // 重写抽象工厂中的方法
  public override DbCommand CreateCommand()
  { // 创建具体产品
    return new SqlCommand();
  }
  public override DbCommandBuilder CreateCommandBuilder()
  {
    return new SqlCommandBuilder();
  }
  public override DbConnection CreateConnection()
  {
    return new SqlConnection();
  }
  public override DbConnectionStringBuilder CreateConnectionStringBuilder()
  {
    return new SqlConnectionStringBuilder();
  }
  public override DbDataAdapter CreateDataAdapter()
  {
    return new SqlDataAdapter();
  }
  public override DbDataSourceEnumerator CreateDataSourceEnumerator()
  {
    return SqlDataSourceEnumerator.Instance;
  }
  public override DbParameter CreateParameter()
  {
    return new SqlParameter();
  }
  public override CodeAccessPermission CreatePermission(PermissionState state)
  {
    return new SqlClientPermission(state);
  }
}

因为微软只给出了连接SQL Server的具体工厂的实现，我们也可以自定义连接Oracle、MySql的具体工厂的实现。