Unity3d与设计模式（三）工厂模式

这个系列的文章，并不会将所有用到的设计模式全部讲一遍，事实上我个人认为，并不是所有的设计模式都适用于unity3d。这里讲的主要还是一些常用的设计模式。
那么，本章讲的就是常见的构建型模式当中的工厂模式。

简单工厂模式

讲工厂，首先得从简单工厂说起。
简单工厂模式的目的是用来创建不同类型的对象。需要指出的是它并不是GOF的23种模式之一。

结构

实现

废话少说，直接上代码。

public interface IProduct {
    void DoSth();
}

public class ProductFirst : IProduct {
    public virtual void DoSth(){
        Debug.Log("ProductFirst DoSth");
    }
}
public class ProductSecond : IProduct {
    public virtual void DoSth(){
        Debug.Log("ProductFirst DoSth");
    }
}

public class SimpleFactory {
    public static IProduct Create(int id){
        switch(id){
            case 1:
                return new ProductFirst();
                break;
            case 2:
                return new ProductSecond();
                break;
            default:
                return null;
                break;
        }
    }
}

简单工厂模式的Create()方法里，可以添加各种逻辑，用于创建对应的实例。unity3d中很多时候创建的是游戏中的物件，这时简单工厂模式中创建者的参数可以对应prefab的名字。

优点

• 简单，可以取名叫『2分钟内可以学会的设计模式』
• 实现逻辑清晰，根据不同的创建参数创建对应实例。

名为简单工厂方法，看起来果然是很简单，对不对？那么，本着”simple is best”的逻辑，是不是我们应该大力推广简单工厂模式呢？
答案是「No」。简单工厂模式有其固有的缺陷，在使用时需要严格限定其范围。

缺陷

让我们首先考虑一个问题。此处使用的Create()方法，直接决定我们产生实例的逻辑。
那么，现在问题来了。
假如我们不希望通过判断参数是1还是2，来进行不同实例的生成呢？
显然，一旦我们需要新的逻辑来产生实例的话，我们就不得不对代码进行修改。
当然，从理论上，我们也可以发现简单工厂模式的一些问题。
Open-closed原则，即是对扩展开放，对修改封闭。使用简单工厂模式时，很多时候违背了这一原则。同时，由于产生不同实例的方法在可预见的将来有可能会变得很复杂，是否满足单一职责这一点也值得商榷。
那么，我们有办法解决这个问题吗？嗯，接下来就是抽象程度更高的方法出场了。

工厂方法

工厂方法与简单工厂最大的区别，在于工厂方法将工厂进行了抽象，将实现逻辑延迟到工厂的子类。

结构

实现

为了让我们例子更贴近生产环境，在这里采用一个更加实际的问题。
场景当中有两个物体，我们希望其中一个向左走，一个向右走。
我们用工厂方法来生成这两个向左向右的控制器，并添加到对应的物体上。当然，事实上这个例子依然很单薄，实际面对这个问题我们肯定不会这样实现就是了。
上代码
* IWalker

public interface IWalker {
    void Walk(Transform target);
}

• LeftWalker

public class LeftWalker : MonoBehaviour, IWalker {
    Transform _target;
    public virtual void Walk(Transform target){
        _target = target;
        StartCoroutine(WalkLeft());
    }

    IEnumerator WalkLeft(){
        while(true){
            _target.Translate(Vector3.left * Time.deltaTime);
            Debug.Log("WalkLeft " + _target.localPosition);
            yield return new WaitForFixedUpdate();
        }
    }
}

• RightWalker

public class RightWalker : MonoBehaviour, IWalker  {
    Transform _target;
    public virtual void Walk(Transform target){
        _target = target;
        StartCoroutine(WalkRight());
    }

    IEnumerator WalkRight(){
        while(true){
            _target.Translate(Vector3.right * Time.deltaTime);
            Debug.Log("WalkRight " + _target.localPosition);
            yield return new WaitForFixedUpdate();
        }
    }
}

• IWalkerFactory

public interface IWalkerFactory {
    IWalker Create();
}

• LeftWalkerFactory

public class LeftWalkerFactory : IWalkerFactory {
    public virtual IWalker Create(){
        return new GameObject().AddComponent<LeftWalker>();
    }
}

• RightWalkerFactory

public class RightWalkerFactory : IWalkerFactory{
    public virtual IWalker Create(){
        return new GameObject().AddComponent<RightWalker>();
    }
}

优点

工厂方法比简单工厂多了一层抽象。
由于抽象工厂层的存在，当我们需要修改一个实现的时候，我们不需要修改工厂的角色，只需要修改实现的子类就可以完成这个工作。
同样，当我们需要增加一个新产品的时候，我们也不需要修改工厂的角色，只需要增加一个新的实现工厂来完成实现就可以了。
显然，这样更易于扩展，并且，整体代码的层级结构更加分明，创建实际产品的职责更加单一。
此外，很显然客户在定义工厂角色的时候不需要知道实现子类。只有当实际需要创建的时候，才动态指定子类。这同样带来了代码的稳定性和最小可知性。

缺陷

显然，使用工厂方法的代码量是多于简单工厂的。
同时，每增加一个新的产品，就会增加一个新的工厂类，代码的复杂程度自然也随之上升了。我们会为此创建很多的工厂。

抽象工厂

抽象工厂和工厂方法实际上是很像的，不过抽象工厂增加了另外一个概念，就是产品族。也就是说，一个工厂可以生产一系列的产品，这些产品的定义都在工厂当中。

结构

实现

ok。这个模式老实说意义不是很大。直接上代码吧，就不加注释了

public interface IActorFactory  {
    IFlyer CreateFlyer(GameObject go);
    IWalker CreateWalker(GameObject go);
}

public interface IFlyer {
    void Fly(Transform target);
}

public class LeftActorFactory : IActorFactory {
    public virtual IFlyer CreateFlyer(GameObject go){
        return go.AddComponent<LeftFlyer>();
    }

    public virtual IWalker CreateWalker(GameObject go){
        return go.AddComponent<LeftWalker>();
    }

}

public class RightActorFactory : IActorFactory{
    public virtual IFlyer CreateFlyer(GameObject go){
        return go.AddComponent<RightFlyer>();
    }

    public virtual IWalker CreateWalker(GameObject go){
        return go.AddComponent<RightWalker>();
    }

}

优点

当我们需要增加一个产品族的时候，我们只需要增加一个工厂，实现其中所有产品的实现就行了。
抽象工厂的设计，使得我们可以很容易的增加一个产品系列。

缺点

抽象工厂当中，产品族的定义使得子类必须去实现所有的产品生产。
因此，抽象工厂并不适合于横向扩展，即需要增加产品的情况。
一旦需要增加产品，那么我们甚至需要去修改抽象的基类。这是比较违反开闭原则，不太符合面向对象设计的做法。

总结

从简单工厂到工厂方法再到抽象工厂。我们可以看到，抽象的程度越来越高，能够解决的问题也越来越复杂。
不过，个人的经验而言，一般在unity3d当中也顶多用到工厂方法而已。抽象工厂事实上并不是一个很灵活的解决方案。
而且，对于unity3d中组件的创建，事实上是有一些非常灵活的解决方案可以处理的。实体与组件系统，相当适合于组件的构建，比起工厂方法来说更加灵活和易于扩展。
以后有时间的时候再对此进行说明。

本章的例子
工厂模式