设计模式之抽象工厂 C# 范例

在设计模式中，抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern） 是一种创建型模式，它提供一个接口，用于创建一组相关或相互依赖的对象，而无需指定具体类。这种模式的关键在于通过抽象工厂来封装产品的创建，允许系统独立于具体产品类的创建、组合和表示。

在 C# 中，抽象工厂模式通常会涉及以下几个组件：

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：定义了创建一系列产品的方法。
2. 具体工厂（Concrete Factory）：实现抽象工厂，负责实例化具体产品对象。
3. 抽象产品（Abstract Product）：为一类产品声明接口。
4. 具体产品（Concrete Product）：实现抽象产品接口，定义产品的具体行为。

示例：抽象工厂模式的 C# 实现

假设我们要设计一个跨平台的 UI 工具包，其中包括按钮（Button）和复选框（Checkbox）。每个平台的按钮和复选框外观不同，抽象工厂模式可以帮助我们根据平台创建相应的按钮和复选框对象。

1. 定义抽象产品（Button 和 Checkbox）

// 抽象产品 Button
public interface IButton
{
    void Render();
    void OnClick();
}

// 抽象产品 Checkbox
public interface ICheckbox
{
    void Render();
    void OnCheck();
}

2. 定义具体产品（Windows 和 Mac 上的按钮和复选框）

// 具体产品 WindowsButton
public class WindowsButton : IButton
{
    public void Render()
    {
        Console.WriteLine("Rendering Windows Button");
    }

    public void OnClick()
    {
        Console.WriteLine("Windows Button Clicked");
    }
}

// 具体产品 MacButton
public class MacButton : IButton
{
    public void Render()
    {
        Console.WriteLine("Rendering Mac Button");
    }

    public void OnClick()
    {
        Console.WriteLine("Mac Button Clicked");
    }
}

// 具体产品 WindowsCheckbox
public class WindowsCheckbox : ICheckbox
{
    public void Render()
    {
        Console.WriteLine("Rendering Windows Checkbox");
    }

    public void OnCheck()
    {
        Console.WriteLine("Windows Checkbox Checked");
    }
}

// 具体产品 MacCheckbox
public class MacCheckbox : ICheckbox
{
    public void Render()
    {
        Console.WriteLine("Rendering Mac Checkbox");
    }

    public void OnCheck()
    {
        Console.WriteLine("Mac Checkbox Checked");
    }
}

3. 定义抽象工厂（创建按钮和复选框）

// 抽象工厂
public interface IGUIFactory
{
    IButton CreateButton();
    ICheckbox CreateCheckbox();
}

4. 定义具体工厂（Windows 和 Mac 工厂）

// 具体工厂 WindowsFactory
public class WindowsFactory : IGUIFactory
{
    public IButton CreateButton()
    {
        return new WindowsButton();
    }

    public ICheckbox CreateCheckbox()
    {
        return new WindowsCheckbox();
    }
}

// 具体工厂 MacFactory
public class MacFactory : IGUIFactory
{
    public IButton CreateButton()
    {
        return new MacButton();
    }

    public ICheckbox CreateCheckbox()
    {
        return new MacCheckbox();
    }
}

5. 使用抽象工厂

// 客户端代码，使用抽象工厂模式来创建产品对象
public class Application
{
    private IButton _button;
    private ICheckbox _checkbox;

    // 通过工厂来创建不同平台的控件
    public Application(IGUIFactory factory)
    {
        _button = factory.CreateButton();
        _checkbox = factory.CreateCheckbox();
    }

    public void RenderUI()
    {
        _button.Render();
        _checkbox.Render();
    }

    public void OnButtonClick()
    {
        _button.OnClick();
    }

    public void OnCheckboxCheck()
    {
        _checkbox.OnCheck();
    }
}

6. 客户端代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建 Windows 平台的工厂
        IGUIFactory factory = new WindowsFactory();
        Application app = new Application(factory);
        app.RenderUI();
        app.OnButtonClick();
        app.OnCheckboxCheck();

        Console.WriteLine();

        // 创建 Mac 平台的工厂
        factory = new MacFactory();
        app = new Application(factory);
        app.RenderUI();
        app.OnButtonClick();
        app.OnCheckboxCheck();
    }
}

输出：

Rendering Windows Button
Rendering Windows Checkbox
Windows Button Clicked
Windows Checkbox Checked

Rendering Mac Button
Rendering Mac Checkbox
Mac Button Clicked
Mac Checkbox Checked

解释：

• IGUIFactory 是抽象工厂，它定义了方法 CreateButton 和 CreateCheckbox，用于创建不同平台上的按钮和复选框。
• WindowsFactory 和 MacFactory 是具体工厂，分别创建 Windows 和 Mac 上的控件。
• IButton 和 ICheckbox 是抽象产品接口，WindowsButton、MacButton、WindowsCheckbox 和 MacCheckbox 是具体产品。
• Application 类通过抽象工厂来获取具体的产品对象，并使用它们来渲染 UI 和响应用户的操作。

优点：

• 抽象工厂模式允许客户端代码在运行时根据平台选择不同的产品族（如 Windows 或 Mac）。
• 客户端只依赖于抽象工厂接口，不需要关心具体产品的类，增强了系统的灵活性和可扩展性。

通过这种方式，我们可以在不同平台上使用不同的 UI 组件，而不需要修改客户端代码，从而提高了代码的可扩展性和维护性。