设计模式学习笔记六：.NET反射工厂

1． 简述

    通过前面的学习，我们以传统的方式实现了简单工厂，工厂方法和抽象工厂，但是有些场合下如此处理，代码会变得冗余并且难以维护。假设我们要创建交通工具。可以是汽车，火车，轮船等，其结构如下:

 

     我们可以采用简单工厂，通过参数指示创建所需要的对象类型。如果要增加子类，例如卡车和轿车，则必须增加参数和相应的代码。如果子类层次过多，则会是程序变得很难维护。 
    但我们可以采用工厂方法模式来实现，即定义一个产生交通工具的接口，然后在子类中实现创建具体子类。代码如下: 

 

public interface ICreateVehicle
    {
         Vehicle CreateCehicle();
    }

 public abstract class Vehicle
    {

    }

public class Car:Vehicle
    {
        public Car()
        {
            Console.WriteLine("创建了一个Car");
        }
    }

public class Boat:Vehicle 
    {
        public Boat()
        {
            Console.WriteLine("创建了一个Boat");
        }
    }

    public class CreateCar:ICreateVehicle
    {
        ICreateVehicle 成员#region ICreateVehicle 成员

        public  Vehicle CreateCehicle()
        {
            Vehicle vehicle=new Car();
            return vehicle;
        }

        #endregion
    }

    public class CreateBoat:ICreateVehicle
    {
        ICreateVehicle 成员#region ICreateVehicle 成员

        public Vehicle CreateCehicle()
        {
            Vehicle vehicle = new Boat();
            Console.WriteLine("Car");
            return vehicle;
        }

        #endregion
    }

 

 这就是工厂方法。如果希望增加新的交通工具，不仅需要实现交通工具接口，还需要实现生产交通工具的工厂方法。

    显然我们需要几十种交通工具，则需要几十个具体的工厂。而这些类的区别仅仅是返回相对应的类的实例，所以位维护带来了很大的麻烦。如果需要在接口中增加一个带参数的方法，则所有的子类都需要修改。
在这种场合下，采用抽象工厂与工厂方法没有区别，因为这里并不涉及产品线，抽象工厂并不能解决其中的问题，如果每种交通工具都要有对应的车站，则要使用抽象工厂，但是将会跟复杂。

有没有可能将需要创建类的类型传递到工厂方法中，由工厂方法根据类型返回相应的实例？解决这个问题的关键是需要动态的决定需要创建的类，这不是设计模式能解决的问题，属于软件平台的功能范畴。.NET可以提供反射技术。

我们先看通过反射技术实现的简化的工厂，代码如下：

 public class CreateVehicleByType:ICreateVehicle
    {

        ICreateVehicle 成员#region ICreateVehicle 成员

        private Type VehicleTYpe;

        public CreateVehicleByType(string strType)
        {
            Type t = Type.GetType(strType);

            VehicleTYpe = t;
        }
        public  Vehicle CreateCehicle()
        {
            ConstructorInfo  objConstrutor = VehicleTYpe.GetConstructor(System.Type.EmptyTypes);
            Vehicle c = (Vehicle)objConstrutor.Invoke(null);
            return c;
        }

        #endregion

       
    }

 

 

 在使用是，只要在创建时带入需要创建的类的类型：

static void Main(string[] args)
        {

            string strType = "Car";

            Vehicle v;
            ICreateVehicle f = null;

            if (strType == "Car")
            {
                f = new CreateVehicleByType("FactoryVehicle.Car");

            }
            else if (strType == "Boat")
            {
                f = new CreateVehicleByType("Boat");
            }
            v = f.CreateCehicle();
            Console.ReadLine();

        }

 

 

 通过反射技术，我们将很多的具体的工厂类简化为一个类，并且新增加类型时不需要新的工厂类，这样我们得到简化的工厂，可以称其为“反射工厂”。

2.实例

         先来看看，大话设计模式中的利用反射加抽象工厂的数据访问程序。先来看看反射技术的基本格式：

Assembly.Load(“程序集名称”).CreateInstance(“命名空间.类名称”);

只要在程序顶端写上using System.Reflection来引用Reflection，就可以采用反射工厂来克服抽象工厂模式的先天不足。下面我们来看通过反射技术实现不同数据库的访问程序.

         先来看结构图：

 

 

 

DataAccess类，用反射技术，取代了抽象工厂中的IFactory,SqlServerFactory和AccessFactory。
    具体代码：

 

public class User
    {
        private int _id;
        public int ID
        {
            get { return _id; }
            set { _id = value; }
        }

        private string _name;
        public string Name
        {
            get { return _name; }
            set { _name = value; }
        }
    }

    public class Department
    {
        private int _id;
        public int ID
        {
            get { return _id; }
            set { _id = value; }
        }

        private string _deptName;
        public string DeptName
        {
            get { return _deptName; }
            set { _deptName = value; }
        }
    }

    public interface IUser
    {
        void Insert(User user);

        User GetUser(int id);
    }

    public class SqlserverUser : IUser
    {
        public void Insert(User user)
        {
            Console.WriteLine("在Sqlserver中给User表增加一条记录");
        }

        public User GetUser(int id)
        {
            Console.WriteLine("在Sqlserver中根据ID得到User表一条记录");
            return null;
        }
    }

    public class AccessUser : IUser
    {
        public void Insert(User user)
        {
            Console.WriteLine("在Access中给User表增加一条记录");
        }

        public User GetUser(int id)
        {
            Console.WriteLine("在Access中根据ID得到User表一条记录");
            return null;
        }
    }

    public interface IDepartment
    {
        void Insert(Department department);

        Department GetDepartment(int id);
    }

    public class SqlserverDepartment : IDepartment
    {
        public void Insert(Department department)
        {
            Console.WriteLine("在Sqlserver中给Department表增加一条记录");
        }

        public Department GetDepartment(int id)
        {
            Console.WriteLine("在Sqlserver中根据ID得到Department表一条记录");
            return null;
        }
    }

    public class AccessDepartment : IDepartment
    {
        public void Insert(Department department)
        {
            Console.WriteLine("在Access中给Department表增加一条记录");
        }

        public Department GetDepartment(int id)
        {
            Console.WriteLine("在Access中根据ID得到Department表一条记录");
            return null;
        }
    }

    public class DataAccess
    {
        private static readonly string AssemblyName = "抽象工厂模式";
        private static readonly string db = "Sqlserver";
        //private static readonly string db = "Access";

        public static IUser CreateUser()
        {
            string className = AssemblyName + "." + db + "User";
            return (IUser)Assembly.Load(AssemblyName).CreateInstance(className);
        }

        public static IDepartment CreateDepartment()
        {
            string className = AssemblyName + "." + db + "Department";
            return (IDepartment)Assembly.Load(AssemblyName).CreateInstance(className);
        }
    }

  

调用代码： 

 User user = new User();
            Department dept = new Department();

            IUser iu = DataAccess.CreateUser();

            iu.Insert(user);
            iu.GetUser(1);

            IDepartment id = DataAccess.CreateDepartment();
            id.Insert(dept);
            id.GetDepartment(1);

            Console.Read();
        }

 

 现在我们要增加Oracle数据访问，相关类的增加是不可避免的，这点是无论我们用什么方法都解决不了的，这是扩展，依照开发-封闭原则，对于扩展，我们开放，但对与修改我们关闭。就现在的代码中，我们要换Oracle很容易，只需将db=”Sqlserver”换成db=”Oracle”。
    现在我们需要增加Product，只需增加三个与Product相关的类，再修改一下DataAccess，在其中增加一个创建Product的方法就可以了。
    现在我们要更换数据访问程序是，我们还需要修改程序，重新编译，我们可以利用配置文件来解决这个问题，首先要在我们的项目中添加config文件,内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
    <appSettings>
        <add key="DB" value="Sqlserver"/>
    </appSettings>
</configuration>

 

 

 再在项目中引用System.configuration,并在程序头增加using System.configuration；， 然后修改DataAccess类的字段db的赋值代码：

class DataAccess
    {
        private static readonly string AssemblyName = "抽象工厂模式";
        private static readonly string db = ConfigurationManager.AppSettings["DB"];
        
        public static IUser CreateUser()
        {
            string className = AssemblyName + "." + db + "User";
            return (IUser)Assembly.Load(AssemblyName).CreateInstance(className);
        }

        public static IDepartment CreateDepartment()
        {
            string className = AssemblyName + "." + db + "Department";
            return (IDepartment)Assembly.Load(AssemblyName).CreateInstance(className);
        }
    }

 

 

 3.总结

         使用反射工厂的优点是极大的减少了工厂类的数量，降低了代码的冗余，并且系统更容易扩展，增加新类型后，不需要修改工厂类。

         使用反射工厂的代价是工厂与产品之间的依赖关系不明显，由于动态绑定，因此理论上可以用一个工厂完成很多类型的实例化，从而使得代码不容易理解。另外就是增加了测试难度，因为创建是动态完成的。

         采用反射技术创建的反射工厂可以使系统更灵活，使工厂和产品之间的依赖关系更小。在.NET的项目中大量的使用了反射工厂取代的传统的工厂。