C# 设计模式一一简单工厂模式

本文介绍了简单工厂模式,它是负责生产对象的类。设计原则是封装改变。通过实现两数运算示例展示其演变,指出其虽解决客户端依赖、实现代码复用,但存在工厂类集中创建逻辑影响系统、扩展困难等缺点,适用于创建对象少、客户不关心创建逻辑的场景。

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一、定义

      简单工厂模式我们也可以理解为负责生产对象的一个类,

二、设计原则

      封装改变,既然要封装改变,自然也就要找到改变的代码,然后把改变的代码用类来封装。

三、示例演变

实现两个数的运算

public class Operation
{
	public double NumberA
	{
		get;
		set;
	}

	public double NumberB
	{
		get;
		set;
	}

	public virtual double GetResult( )
	{
		double result = 0;
		return result;
	}
}
public class OperationAdd : Operation
{
	public override double GetResult( )
	{
		double result = 0;
		result = NumberA + NumberB;
		return result;
	}
}
public class OperationSub : Operation
{
	public override double GetResult( )
	{
		double result = 0;
		result = NumberA - NumberB;
		return result;
	}
}
public class OperationMul : Operation
{
	public override double GetResult( )
	{
		double result = 0;
		result = NumberA * NumberB;
		return result;
	}
}
public class OperationDiv : Operation
{
	public override double GetResult( )
	{
		double result = 0;
		result = NumberA / NumberB;
		return result;
	}
}

实现调用:

static void Main( string[ ] args )
{
	Operation oper = null;
	string str_oper = "+";
	switch( str_oper )
	{
		case "+":
			oper = new OperationAdd( );
			break;
		case "-":
			oper = new OperationSub( );
			break;
		case "*":
			oper = new OperationMul( );
			break;
		case "/":
			oper = new OperationDiv( );
			break;
	}

	oper.NumberA = 1;
	oper.NumberB = 2;
	double result = oper.GetResult( );
	Console.WriteLine( "{0} {1} {2} = {3}", oper.NumberA, str_oper, oper.NumberB, result );
	Console.Read( );
}

接下来,我们利用简单工厂模式的设计原则,将运算类进行封装,通过简单工厂模式提供负责生产运算对象的一个类,如下:

public class OperationFactory
{
	/// <summary>
	/// 简单工厂模式:负责生产对象的一个类,本例负责生产运算对象
	/// </summary>
	/// <param name="operate"></param>
	/// <returns></returns>
	public static Operation createOperation( string operate )
	{
		Operation oper = null;
		switch(operate)
		{
			case "+":
				oper = new OperationAdd( );
				break;
			case "-":
				oper = new OperationSub( );
				break;
			case "*":
				oper = new OperationMul( );
				break;
			case "/":
				oper = new OperationDiv( );
				break;
		}

		return oper;
	}
}
static void Main( string[ ] args )
{
	Operation oper;
	string str_oper = "+";
	oper = OperationFactory.createOperation( str_oper );
	oper.NumberA = 1;
	oper.NumberB = 2;
	double result = oper.GetResult( );
	Console.WriteLine( "{0} {1} {2} = {3}", oper.NumberA, str_oper, oper.NumberB, result );
	Console.Read( );
}

       通过上述调用,我们发现,我们只是把变化移到了工厂类中罢了。如果新增加运算方法,我们还是需要在工厂类中多加case语句,没应用简单工厂模式之前,修改的是客户类。这个就是简单工厂模式的缺点所在(这个缺点后面介绍的工厂方法可以很好地解决)。

四、总结

优点:

  • 简单工厂模式解决了客户端直接依赖于具体对象的问题,客户端可以消除直接创建对象的责任,而仅仅是消费产品。简单工厂模式实现了对责任的分割。
  • 简单工厂模式也起到了代码复用的作用。同时这点也是简单工厂方法的缺点——因为工厂类集中了所有产品创建逻辑,一旦不能正常工作,整个系统都会受到影响,也没什么不好理解的,就如事物都有两面性一样道理

缺点:

  • 工厂类集中了所有产品创建逻辑,一旦不能正常工作,整个系统都会受到影响(通俗地意思就是:一旦OperationFactory类出现问题就无法实现运算了。)
  • 系统扩展困难,一旦添加新产品就不得不修改工厂逻辑,这样就会造成工厂逻辑过于复杂。

应用场景:

  • 当工厂类负责创建的对象比较少时可以考虑使用简单工厂模式()
  • 客户如果只知道传入工厂类的参数,对于如何创建对象的逻辑不关心时可以考虑使用简单工厂模式
内容概要:本文详细介绍了扫描单分子定位显微镜(scanSMLM)技术及其在三维超分辨体积成像中的应用。scanSMLM通过电调透镜(ETL)实现快速轴向扫描,结合4f检测系统将不同焦平面的荧光信号聚焦到固定成像面,从而实现快速、大视场的三维超分辨成像。文章不仅涵盖了系统硬件的设计与实现,还提供了详细的软件代码实现,包括ETL控制、3D样本模拟、体积扫描、单分子定位、3D重建和分子聚类分析等功能。此外,文章还比较了循环扫描与常规扫描模式,展示了前者在光漂白效应上的优势,并通过荧光珠校准、肌动蛋白丝、线粒体网络和流感A病毒血凝素(HA)蛋白聚类的三维成像实验,验证了系统的性能和应用潜力。最后,文章深入探讨了HA蛋白聚类与病毒感染的关系,模拟了24小时内HA聚类的动态变化,提供了从分子到细胞尺度的多尺度分析能力。 适合人群:具备生物学、物理学或工程学背景,对超分辨显微成像技术感兴趣的科研人员,尤其是从事细胞生物学、病毒学或光学成像研究的科学家和技术人员。 使用场景及目标:①理解和掌握scanSMLM技术的工作原理及其在三维超分辨成像中的应用;②学习如何通过Python代码实现完整的scanSMLM系统,包括硬件控制、图像采集、3D重建和数据分析;③应用于单分子水平研究细胞内结构和动态过程,如病毒入侵机制、蛋白质聚类等。 其他说明:本文提供的代码不仅实现了scanSMLM系统的完整工作流程,还涵盖了多种超分辨成像技术的模拟和比较,如STED、GSDIM等。此外,文章还强调了系统在硬件改动小、成像速度快等方面的优势,为研究人员提供了从理论到实践的全面指导。
内容概要:本文详细介绍了基于Seggiani提出的渣层计算模型,针对Prenflo气流床气化炉中炉渣的积累和流动进行了模拟。模型不仅集成了三维代码以提供气化炉内部的温度和浓度分布,还探讨了操作条件变化对炉渣行为的影响。文章通过Python代码实现了模型的核心功能,包括炉渣粘度模型、流动速率计算、厚度更新、与三维模型的集成以及可视化展示。此外,还扩展了模型以考虑炉渣组成对特性的影响,并引入了Bingham流体模型,更精确地描述了含未溶解颗粒的熔渣流动。最后,通过实例展示了氧气-蒸汽流量增加2%时的动态响应,分析了温度、流动特性和渣层分布的变化。 适合人群:从事煤气化技术研究的专业人士、化工过程模拟工程师、以及对工业气化炉操作优化感兴趣的科研人员。 使用场景及目标:①评估不同操作条件下气化炉内炉渣的行为变化;②预测并优化气化炉的操作参数(如温度、氧煤比等),以防止炉渣堵塞;③为工业气化炉的设计和操作提供理论支持和技术指导。 其他说明:该模型的实现基于理论公式和经验数据,为确保模型准确性,实际应用中需要根据具体气化炉的数据进行参数校准。模型还考虑了多个物理场的耦合,包括质量、动量和能量守恒方程,能够模拟不同操作条件下的渣层演变。此外,提供了稳态求解器和动态模拟工具,可用于扰动测试和工业应用案例分析。
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