C# 工厂方法模式

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概念

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但让子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类的实例化推迟到子类中进行。这种模式的主要目的是将对象的创建与使用解耦，使得系统更加灵活和可扩展。

角色

1. Product（产品角色）：定义了产品的接口，是工厂方法模式所创建对象的超类型，也就是产品对象的共同父类或接口。

2. Concrete Product（具体产品角色）：实现了Product接口的具体类，被具体工厂类所创建。

3. Creator（创建者角色）：声明了工厂方法，该方法是一个返回Product类型对象的方法，但返回的Product类型对象是在子类中实现的。通常还提供一个用于创建产品对象的接口。

4. Concrete Creator（具体创建者角色）：实现了Creator接口中定义的工厂方法，返回一个Concrete Product实例。

好处

1. 解耦：将产品的创建与使用解耦，使得系统更加灵活和可扩展。
2. 符合开闭原则：新增产品类时，无需修改工厂类代码，只需新增具体产品类和具体工厂类即可。
3. 提高灵活性：通过子类来决定创建哪个具体产品对象，可以在运行时动态地决定创建哪种产品对象。

应用场景

1. 当一个类不知道它所必须创建的对象的类时。
2. 当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象时。
3. 当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化时。

示例代码

// Product 角色
public interface IDocument
{
    void Display();
}

// Concrete Product 角色
public class TextDocument : IDocument
{
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine("Displaying Text Document");
    }
}

public class PDFDocument : IDocument
{
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine("Displaying PDF Document");
    }
}

// Creator 角色
public interface IDocumentFactory
{
    IDocument CreateDocument();
}

// Concrete Creator 角色
public class TextDocumentFactory : IDocumentFactory
{
    public IDocument CreateDocument()
    {
        return new TextDocument();
    }
}

public class PDFDocumentFactory : IDocumentFactory
{
    public IDocument CreateDocument()
    {
        return new PDFDocument();
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IDocumentFactory factory1 = new TextDocumentFactory();
        IDocument doc1 = factory1.CreateDocument();
        doc1.Display(); // 输出：Displaying Text Document

        IDocumentFactory factory2 = new PDFDocumentFactory();
        IDocument doc2 = factory2.CreateDocument();
        doc2.Display(); // 输出：Displaying PDF Document
    }
}

总结

工厂方法模式是一种非常有用的创建型设计模式，它通过定义一个创建对象的接口（即工厂接口），但将具体创建对象的任务交给子类去完成。这种模式的主要优点在于它将对象的创建与使用分离，降低了系统的耦合度，增加了系统的灵活性和可扩展性。