C# 設計模式實戰：簡單工廠模式完整解析與多種實現方式

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從「自己做飯」到「點餐吃飯」：封裝對象創建變化，降低耦合

簡單工廠模式 (Simple Factory) 又稱靜態工廠方法模式，雖非 GoF 23 種經典模式之一，但極其實用且普及。本文通過「吃飯」生活場景，對比無工廠/有工廠代碼，展示標準實現、反射實現、.NET Framework 內置案例 (Encoding.GetEncoding)，並深度分析優缺點與適用場景。

場景還原：自己做飯 vs 點餐

// 無工廠：客戶類直接 new 具體菜品，想吃新菜必須改客戶代碼 → 高耦合
public class Customer {
    public static Food Cook(string type) {
        if (type == "西紅柿炒蛋") return new TomatoScrambledEggs();
        else if (type == "土豆肉絲") return new ShreddedPorkWithPotatoes();
        return null;
    }
}

// 有簡單工廠：創建邏輯移至 FoodSimpleFactory，客戶只管消費
public class FoodSimpleFactory {
    public static Food CreateFood(string type) {
        if (type == "土豆肉絲") return new ShreddedPorkWithPotatoes();
        else if (type == "西紅柿炒蛋") return new TomatoScrambledEggs();
        return null;
    }
}

// 客戶調用
Food food = FoodSimpleFactory.CreateFood("西紅柿炒蛋");
food.Print(); // 輸出：一份西紅柿炒蛋！

標準結構 (UML 角色)

Factory (FoodSimpleFactory)：靜態工廠方法 CreateFood()，根據參數返回抽象產品實例。
Abstract Product (Food)：抽象類/接口，定義 Print() 等公共行為。
Concrete Products：TomatoScrambledEggs、ShreddedPorkWithPotatoes 等具體實現。
Client (Customer)：調用工廠獲取產品，不知具體類名。

反射實現：開閉原則更友好

新增產品無需修改工廠類，只需確保類名規約 (如命名空間 + 類名) 並註冊/約定：

public class FruitFactory {
    private static FruitFactory _instance = new FruitFactory();
    public static FruitFactory Instance => _instance;

    public IFruit MakeFruit(string name) { // name = "ConsoleApplication1.Orange"
        try {
            Type t = Type.GetType(name, true);
            return (IFruit)Activator.CreateInstance(t);
        } catch (TypeLoadException e) {
            Console.WriteLine("Unknown fruit: " + e.Message);
            return null;
        }
    }
}

// 使用
string fruitName = Console.ReadLine(); // 輸入 "Orange"
FruitFactory.Instance.MakeFruit("ConsoleApplication1." + fruitName);

.NET Framework 內置案例：Encoding.GetEncoding

System.Text.Encoding 就是簡單工廠的變體：抽象產品類自身充當工廠，GetEncoding(int codepage) 內部 switch 返回具體編碼實例 (UTF8Encoding、UnicodeEncoding、SBCSCodePageEncoding 等)。

// 簡化版邏輯
public static Encoding GetEncoding(int codepage) {
    // 緩存查找...
    switch (codepage) {
        case 0: return Default;
        case 1200: return Unicode;      // UTF-16 LE
        case 1201: return BigEndianUnicode;
        case 65001: return UTF8;
        case 1252: return Latin1;
        default:
            Encoding e = GetEncodingCodePage(codepage); // 系統代碼頁
            if (e == null) e = GetEncodingRare(codepage); // 罕見編碼
            return e;
    }
}

微軟通過 default 分支委託給 GetEncodingRare 解決「新增編碼需修改工廠」的問題，因編碼標準相對穩定，這種妥協可接受。