Unity 常用面向对象设计模式系列（3）：工厂模式（Factory Method / Abstract Factory）

2023/10/3 编程技术 Unity 面向对象设计模式

一、工厂模式核心动机

解耦创建与使用
将 Instantiate(prefab)、new Class() 等逻辑从业务模块剥离，业务代码仅通过工厂接口获取实例。
支持多版本/多平台
同一接口下，不同工厂可返回不同实现，便于在 Android/iOS 或运营服/测试服间快速切换。
集中管理依赖
工厂内部可统一处理资源加载、初始化顺序、对象池取用等，避免重复分散的初始化代码。
简化测试
客户端只依赖工厂接口，测试时可替换为 MockFactory，快速验证业务流程。

二、Factory Method（工厂方法）

2.1 意图

为 一组同类产品 定义一个创建方法（接口），由子类决定实例化哪一个具体产品。工厂方法使得工厂类与产品类的耦合度最小。

2.2 UML 类图

PatternFactory

2.3 Unity 示例：技能工厂

2.3.1 定义产品接口与实现

public interface ISkill {
    void Execute(Transform caster);
}

public class FireballSkill : MonoBehaviour, ISkill {
    public float speed = 10f;
    public GameObject effectPrefab;
    public void Execute(Transform caster) {
        var go = Instantiate(effectPrefab, caster.position, caster.rotation);
        go.GetComponent<Rigidbody>().velocity = caster.forward * speed;
    }
}

public class IceBlastSkill : MonoBehaviour, ISkill {
    public float slowDuration = 2f;
    public void Execute(Transform caster) {
        // 冰冻范围逻辑
    }
}

2.3.2 实现工厂方法

public interface ISkillFactory {
    ISkill CreateSkill();
}

public class FireballFactory : MonoBehaviour, ISkillFactory {
    public FireballSkill prefab;
    public ISkill CreateSkill() {
        return Instantiate(prefab);
    }
}

public class IceBlastFactory : MonoBehaviour, ISkillFactory {
    public IceBlastSkill prefab;
    public ISkill CreateSkill() {
        return Instantiate(prefab);
    }
}

2.3.3 客户端使用

public class PlayerCaster : MonoBehaviour {
    [SerializeField] ISkillFactory skillFactory;
    void Update() {
        if (Input.GetButtonDown("Fire1")) {
            var skill = skillFactory.CreateSkill();
            skill.Execute(transform);
        }
    }
}

优点：新增一种技能类型，只需新增 NewSkill 与 NewSkillFactory，旧代码无需修改。
缺点：每种技能都要写一个工厂类，若技能数目庞大，工厂类会激增。

三、Abstract Factory（抽象工厂）

3.1 意图

提供一个接口，用于创建一 族相关或相互依赖 的一组产品，而无需指定它们的具体类。

3.2 UML 类图

AbstractFactoryPattern

3.3 Unity 示例：UI 抽象工厂

3.3.1 定义 UI 产品接口

public interface IButton {
    void SetText(string text);
    void OnClick(Action callback);
}

public interface IWindow {
    void Show();
    void Hide();
}

3.3.2 ScriptableObject 驱动的抽象工厂

public abstract class UIFactory : ScriptableObject {
    public abstract IButton CreateButton();
    public abstract IWindow CreateWindow();
}

[CreateAssetMenu("UI/MainMenuFactory")]
public class MainMenuFactory : UIFactory {
    public GameObject buttonPrefab;
    public GameObject windowPrefab;
    public override IButton CreateButton() {
        return Instantiate(buttonPrefab).GetComponent<IButton>();
    }
    public override IWindow CreateWindow() {
        return Instantiate(windowPrefab).GetComponent<IWindow>();
    }
}

[CreateAssetMenu("UI/HUDFactory")]
public class HUDFactory : UIFactory {
    public GameObject buttonPrefab;
    public GameObject windowPrefab;
    public override IButton CreateButton() {
        return Instantiate(buttonPrefab).GetComponent<IButton>();
    }
    public override IWindow CreateWindow() {
        return Instantiate(windowPrefab).GetComponent<IWindow>();
    }
}

3.3.3 客户端使用

public class UIManager : MonoBehaviour {
    [SerializeField] UIFactory uiFactory;

    private List<IWindow> windows = new List<IWindow>();

    void Start() {
        var playBtn = uiFactory.CreateButton();
        playBtn.SetText("PLAY");
        playBtn.OnClick(OnPlayClicked);

        var mainWin = uiFactory.CreateWindow();
        windows.Add(mainWin);
        mainWin.Show();
    }

    void OnPlayClicked() {
        foreach (var w in windows) w.Hide();
        // 切换到游戏 HUD
        uiFactory = /* assign HUDFactory */;
        // …
    }
}

优点：同一工厂实例可保证按钮与窗口风格一致；
缺点：新增新 UI 族（如设置界面）需创建新 ScriptableObject 资产。

四、与依赖注入（DI）结合

使用 Zenject 在容器中注册抽象工厂，客户端仅依赖 ISkillFactory 或 UIFactory：

public class GameInstaller : MonoInstaller {
    public UIFactory mainMenuFactory;
    public UIFactory hudFactory;
    public override void InstallBindings() {
        Container.Bind<ISkillFactory>().To<FireballFactory>().FromComponentInHierarchy().AsTransient();
        Container.Bind<UIFactory>().FromInstance(mainMenuFactory).AsSingle();
    }
}

优势：

工厂实例通过容器注入，切换实现零侵入；
支持运行时热切换、A/B 测试。

五、注意事项

场景	陷阱	建议
工厂类泛滥	每种产品写一个工厂导致类数量爆炸	使用 ScriptableObject 资产驱动工厂，静态配置减少脚本数量
资源依赖裸 `Instantiate`	直接在工厂中 `Instantiate` 难以 Mock，测试时需加载 Prefab	让工厂依赖 `GameObjectProvider`，便于替换实现
业务与工厂逻辑混合	工厂不仅创建，还包含业务初始化	保持工厂纯粹，只做创建，额外初始化放到专用初始化器/构造器
多平台/多版本切换	工厂逻辑分散，不易统一管理	利用配置表或 DI 容器，根据平台或 AB 测试标志统一绑定工厂实现

六、小结

职责单一：工厂只负责实例化，不做任何后续逻辑；
接口抽象：客户端依赖 IFactory 和产品抽象，无需关心具体类型；
资源驱动：结合 ScriptableObject，将工厂配置化到资源中，方便迭代与版本管理；
容器管理：使用 DI 容器统一注册/切换，增强可测试性与扩展性；
稳定接口：工厂接口一旦定义，尽量不修改方法签名，避免破坏客户端调用。

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