從例項談ＯＯＰ、工廠模式和重構

　為了更好的理解設計思想，例項儘可能簡單化。但隨著需求的增加，程式將越來越複雜。此時就有修改設計的必要，重構和設計模式就可以派上用場了。最後當設計漸趨完美后，你會發現，即使需求不斷增加，你也可以神清氣閒，不用為程式碼設計而煩惱了。

　假定我們要設計一個媒體播放器。該媒體播放器目前只支援音訊檔案mp3和wav。如果不談設計，設計出來的播放器可能很簡單：

public class MediaPlayer
{
private void PlayMp3()
{
MessageBox.Show("Play the mp3 file.");
}

private void PlayWav()
{
MessageBox.Show("Play the wav file.");
}

public void Play(string audioType)
{
switch (audioType.ToLower())
{
case ("mp3"):
PlayMp3();
break;
case ("wav"):
PlayWav();
break;
}
}
}

　自然，你會發現這個設計非常的糟糕。因為它根本沒有為未來的需求變更提供最起碼的擴充套件。如果你的設計結果是這樣，那麼當你為應接不暇的需求變更而焦頭爛額的時候，你可能更希望讓這份設計到它應該去的地方，就是桌面的回收站。仔細分析這段程式碼，它其實是一種最古老的面向結構的設計。如果你要播放的不僅僅是mp3和wav,你會不斷地增加相應地播放方法，然後讓switch子句越來越長，直至達到你視線看不到的地步。

　好吧，我們先來體驗物件的精神。根據OOP的思想，我們應該把mp3和wav看作是一個獨立的物件。那麼是這樣嗎？

public class MP3
{
public void Play()
{
MessageBox.Show("Play the mp3 file.");
}
}

public class WAV
{
public void Play()
{
MessageBox.Show("Play the wav file.");
}
}

　好樣的，你已經知道怎麼建立物件了。更可喜的是，你在不知不覺中應用了重構的方法，把原來那個垃圾設計中的方法名字改為了統一的Play()方法。你在後面的設計中，會發現這樣改名是多麼的關鍵！但似乎你並沒有擊中要害，以現在的方式去更改MediaPlayer的程式碼，實質並沒有多大的變化。

　既然mp3和wav都屬於音訊檔案，他們都具有音訊檔案的共性，為什麼不為它們建立一個共同的父類呢？

public class AudioMedia
{
public void Play()
{
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file.");
}
}

現在我們引入了繼承的思想，OOP也算是象模象樣了。得意之餘，還是認真分析現實世界吧。其實在現實生活中，我們播放的只會是某種具體型別的音訊檔案，因此這個AudioMedia類並沒有實際使用的情況。對應在設計中，就是：這個類永遠不會被例項化。所以，還得動一下手術，將其改為抽象類。好了，現在的程式碼有點OOP的感覺了：

public abstract class AudioMedia
{
public abstract void Play();
}

public class MP3:AudioMedia
{
public override void Play()
{
MessageBox.Show("Play the mp3 file.");
}
}

public class WAV:AudioMedia
{
public override void Play()
{
MessageBox.Show("Play the wav file.");
}
}

public class MediaPlayer
{
public void Play(AudioMedia media)
{
media.Play();
}
}

　看看現在的設計，即滿足了類之間的層次關係，同時又保證了類的最小化原則，更利於擴充套件（到這裡，你會發現play方法名改得多有必要）。即使你現在又增加了對WMA檔案的播放，只需要設計WMA類，並繼承AudioMedia，重寫Play方法就可以了，MediaPlayer類物件的Play方法根本不用改變。

　是不是到此就該畫上圓滿的句號呢？然後刁鑽的客戶是永遠不會滿足的，他們在抱怨這個媒體播放器了。因為他們不想在看足球比賽的時候，只聽到主持人的解說，他們更渴望看到足球明星在球場奔跑的英姿。也就是說，他們希望你的媒體播放器能夠支援視訊檔案。你又該痛苦了，因為在更改硬體設計的同時，原來的軟體設計結構似乎出了問題。因為視訊檔案和音訊檔案有很多不同的地方，你可不能偷懶，讓視訊檔案物件認音訊檔案作父親啊。你需要為視訊檔案設計另外的類物件了，假設我們支援RM和MPEG格式的視訊：

public abstract class VideoMedia
{
public abstract void Play();
}

public class RM:VideoMedia
{
public override void Play()
{
MessageBox.Show("Play the rm file.");
}
}

public class MPEG:VideoMedia
{
public override void Play()
{
MessageBox.Show("Play the mpeg file.");
}
}

　糟糕的是，你不能一勞永逸地享受原有的MediaPlayer類了。因為你要播放的RM檔案並不是AudioMedia的子類。

　不過不用著急，因為介面這個利器你還沒有用上（雖然你也可以用抽象類，但在C#裡只支援類的單繼承）。雖然視訊和音訊格式不同，別忘了，他們都是媒體中的一種，很多時候，他們有許多相似的功能，比如播放。根據介面的定義，你完全可以將相同功能的一系列物件實現同一個介面：

public interface IMedia
{
void Play();
}

public abstract class AudioMedia:IMedia
{
public abstract void Play();
}

public abstract class VideoMedia:IMedia
{
public abstract void Play();
}

　再更改一下MediaPlayer的設計就OK了：

public class MediaPlayer
{
public void Play(IMedia media)
{
media.Play();
}
}

　現在可以總結一下，從MediaPlayer類的演變，我們可以得出這樣一個結論：在呼叫類物件的屬性和方法時，儘量避免將具體類物件作為傳遞引數，而應傳遞其抽象物件，更好地是傳遞介面，將實際的呼叫和具體物件完全剝離開，這樣可以提高程式碼的靈活性。

　不過，事情並沒有完。雖然一切看起來都很完美了，但我們忽略了這個事實，就是忘記了MediaPlayer的呼叫者。還記得文章最開始的switch語句嗎？看起來我們已經非常漂亮地除掉了這個煩惱。事實上，我在這裡玩了一個詭計，將switch語句延後了。雖然在MediaPlayer中，程式碼顯得乾淨利落，其實煩惱只不過是轉嫁到了MediaPlayer的呼叫者那裡。例如，在主程式介面中：

Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)
{
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())
{
IMedia media;
case ("mp3"):
media = new MP3();
break;
case ("wav"):
media = new WAV();
break;
//其它型別略；
}
MediaPlayer player = new MediaPlayer();
player.Play(media);
}

　使用者通過選擇cbbMediaType組合框的選項，決定播放哪一種檔案，然後單擊Play按鈕執行。

現在該設計模式粉墨登場了，這種根據不同情況建立不同型別的方式，工廠模式是最拿手的。先看看我們的工廠需要生產哪些產品呢？雖然這裡有兩種不同型別的媒體AudioMedia和VideoMedia（以後可能更多），但它們同時又都實現IMedia介面，所以我們可以將其視為一種產品，用工廠方法模式就可以了。首先是工廠介面：

public interface IMediaFactory
{
IMedia CreateMedia();
}

　然後為每種媒體檔案物件搭建一個工廠，並統一實現工廠介面：

public class MP3MediaFactory:IMediaFactory
{
public IMedia CreateMedia()
{
return new MP3();
}
}
public class RMMediaFactory:IMediaFactory
{
public IMedia CreateMedia()
{
return new RM();
}
}
//其它工廠略；

　寫到這裡，也許有人會問，為什麼不直接給AudioMedia和VideoMedia類搭建工廠呢？很簡單，因為在AudioMedia和VideoMedia中，分別還有不同的型別派生，如果為它們搭建工廠，則在CreateMedia()方法中，仍然要使用Switch語句。而且既然這兩個類都實現了IMedia介面，可以認為是一種型別，為什麼還要那麼麻煩去請動抽象工廠模式，來生成兩類產品呢？

　可能還會有人問，即使你使用這種方式，那麼在判斷具體建立哪個工廠的時候，不是也要用到switch語句嗎？我承認這種看法是對的。不過使用工廠模式，其直接好處並非是要解決switch語句的難題，而是要延遲物件的生成，以保證的程式碼的靈活性。當然，我還有最後一招殺手鐗沒有使出來，到後面你會發現，switch語句其實會完全消失。

　還有一個問題，就是真的有必要實現AudioMedia和VideoMedia兩個抽象類嗎？讓其子類直接實現介面不更簡單？對於本文提到的需求，我想你是對的，但不排除AudioMedia和VideoMedia它們還會存在區別。例如音訊檔案只需要提供給音效卡的介面，而視訊檔案還需要提供給顯示卡的介面。如果讓MP3、WAV、RM、MPEG直接實現IMedia介面，而不通過AudioMedia和VideoMedia，在滿足其它需求的設計上也是不合理的。當然這已經不包括在本文的範疇了。

　現在主程式介面發生了稍許的改變：

Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)
{
IMediaFactory factory = null;
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())
{
case ("mp3"):
factory = new MP3MediaFactory();
break;
case ("wav"):
factory = new WAVMediaFactory();
break;
//其他型別略；
}
MediaPlayer player = new MediaPlayer();
player.Play(factory.CreateMedia());
}

　寫到這裡，我們再回過頭來看MediaPlayer類。這個類中，實現了Play方法，並根據傳遞的引數，呼叫相應媒體檔案的Play方法。在沒有工廠物件的時候，看起來這個類物件執行得很好。如果是作為一個類庫或元件設計者來看，他提供了這樣一個介面，供主介面程式設計師呼叫。然而在引入工廠模式後，在裡面使用MediaPlayer類已經多餘了。所以，我們要記住的是，重構並不僅僅是往原來的程式碼新增新的內容。當我們發現一些不必要的設計時，還需要果斷地刪掉這些冗餘程式碼。

Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)
{
IMediaFactory factory = null;
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())
{
case ("mp3"):
factory = new MP3MediaFactory();
break;
case ("wav"):
factory = new WAVMediaFactory();
break;
//其他型別略；
}
IMedia media = factory.CreateMedia();
media.Play();
}

　如果你在最開始沒有體會到IMedia介面的好處，在這裡你應該已經明白了。我們在工廠中用到了該介面；而在主程式中，仍然要使用該介面。使用介面有什麼好處？那就是你的主程式可以在沒有具體業務類的時候，同樣可以編譯通過。因此，即使你增加了新的業務，你的主程式是不用改動的。

　不過，現在看起來，這個不用改動主程式的理想，依然沒有完成。看到了嗎？在BtnPlay_Click()中，依然用new建立了一些具體類的例項。如果沒有完全和具體類分開，一旦更改了具體類的業務，例如增加了新的工廠類，仍然需要改變主程式，何況討厭的switch語句仍然存在，它好像是翅膀上滋生的毒瘤，提示我們，雖然翅膀已經從僵冷的世界裡復活，但這雙翅膀還是有病的，並不能正常地飛翔。

　是使用配置檔案的時候了。我們可以把每種媒體檔案類型別的相應資訊放在配置檔案中，然後根據配置檔案來選擇建立具體的物件。並且，這種建立物件的方法將使用反射來完成。首先，建立配置檔案：

<appSettings>
<add key="mp3" value="WingProject.MP3Factory" />
<add key="wav" value="WingProject.WAVFactory" />
<add key="rm" value="WingProject.RMFactory" />
<add key="mpeg" value="WingProject.MPEGFactory" />
</appSettings>

　然後，在主程式介面的Form_Load事件中，讀取配置檔案的所有key值，填充cbbMediaType組合框控制元件：

public void Form_Load(object sender, EventArgs e)
{
cbbMediaType.Items.Clear();
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)
{
cbbMediaType.Item.Add(key);
}
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;
}

　最後，更改主程式的Play按鈕單擊事件：

Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)
{
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower();
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance("MediaLibrary",factoryDllName).Unwrap();//MediaLibray為引用的媒體檔案及工廠的程式集;
IMedia media = factory.CreateMedia();
media.Play();
}

　現在鳥兒的翅膀不僅僅復活，有了可以飛的能力；同時我們還賦予這雙翅膀更強的功能，它可以飛得更高，飛得更遠！

　享受自由飛翔的愜意吧。設想一下，如果我們要增加某種媒體檔案的播放功能，如AVI檔案。那麼，我們只需要在原來的業務程式集中建立AVI類，並實現IMedia介面，同時繼承VideoMedia類。另外在工廠業務中建立AVIMediaFactory類，並實現IMediaFactory介面。假設這個新的工廠型別為WingProject.AVIFactory，則在配置檔案中新增如下一行：

<add key="AVI" value="WingProject.AVIFactory" />

　而主程式呢？根本不需要做任何改變，甚至不用重新編譯，這雙翅膀照樣可以自如地飛行！

oldmoon(電子商務人，電子商務路)
寫得很好，但是覺得文章裡面的工廠類作用沒有發揮得很好（也許是作者在追求去掉switch吧）：
我覺得在工廠類裡面這樣寫比較好：

public class MediaFactory:IMediaFactory
{
public IMedia CreateMedia(string type)
{
     switch(type)
    {  
      case "mp3":
      retrun new MP3();
      break;
      case "rm":
      return new RM();
      ......
    }
}
}

然後直接在具體類中傳個引數過去就可以了，不需要配置檔案，更簡便,個人愚見，歡迎指教！！！

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這種方法其實不好，以為當有新的工廠類引入的時候，我們必須得去修改這個switch,在裡邊新增新的case，其實這種修改已有類的辦法不入引入新的實現類更直接，更趨於物件導向的思想。