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这是我自己的一些想法，论坛里有好多高手，请指教。
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 { get; set; }
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 { get; set; }
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 |
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发表于 24-4-2009 22:48:38
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楼主
发表于 26-4-2009 14:04:22
空心的菱形表示聚合，实心的菱形表示组合。可以参考一下《UML参考手册》中的说明。空心的菱形表示Wheel对象并不随Car的创建而创建,销毁而销毁. 实心菱形表示Department对象随Company对象的创建而创建,销毁而销毁。没有明白你为什么用这个放在你的uml图中。因为player并不和abstract disk有直接的聚合（或组合）关系，只是调用具体的子类对象。
