.NET旧版本中如何确保实现类具备私有构造函数与静态工厂方法？

我需要一个简洁安全的方案来编写接口或抽象类，确保其实现类满足以下要求：

• 拥有私有构造函数
• 提供公开静态工厂方法
• 场景不支持默认接口实现
• 工厂方法的返回类型不能被窄化为接口或抽象类型

最小化工厂方法示例 #

public class ClassWithFactoryMethod
{
    private ClassWithFactoryMethod() { /* ... */ }
    public static ClassWithFactoryMethod CreateInstance() => new ClassWithFactoryMethod();
}

已尝试的方案及问题 #

使用接口的方案限制 #

若通过接口强制CreateInstance方法存在，会遇到以下问题：

• 无法确保实现类的构造函数为私有，也无法约束CreateInstance是公开静态方法——接口方法不支持静态修饰，也不能指定访问权限
• CreateInstance的实现必须返回接口类型实例，而非实现类自身的实例
• CreateInstance无法定义为静态方法，因此接口无法保证类可通过公开静态工厂方法构造

对应的代码示例：

public interface IClassWithFactoryMethod 
{
    IClassWithFactoryMethod CreateInstance();
}

public class ClassWithFactoryMethod: IClassWithFactoryMethod
{
    private ClassWithFactoryMethod() { /* ... */ }
    public IClassWithFactoryMethod CreateInstance() => new ClassWithFactoryMethod();
}

使用抽象类的方案限制 #

抽象类对访问权限的控制略强，但仍存在类似的类型窄化问题：

• 即便抽象类声明了受保护的构造函数，实现类的构造函数仍可能设置为更高的访问权限
• 可以通过抽象类声明公开的CreateInstance来确保其公开性（实现类无法修改访问权限），但可重写方法在基类和实现类中都不能设为静态
• 由于无法预知实现类的具体类型，CreateInstance必须返回抽象类类型的实例，和接口方案面临同样的类型窄化问题
• 重写的工厂方法无法设为静态，因此抽象类也无法确保实现类存在公开静态工厂方法

对应的代码示例：

public abstract class ClassWithFactoryMethodBase
{
    protected ClassWithFactoryMethodBase() { }
    public abstract ClassWithFactoryMethodBase CreateInstance();
}

public class ClassWithFactoryMethod : ClassWithFactoryMethodBase
{
    private ClassWithFactoryMethod() { /* ... */ }
    public override ClassWithFactoryMethodBase CreateInstance() => new ClassWithFactoryMethod();
}

以上两种方案都无法确保工厂方法是公开且静态的，即便能满足访问权限要求，也会将工厂方法的返回类型窄化为不可实例化的接口或抽象类类型。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Josh Brunton