Как фабрика узнает, какой тип объекта создавать?

Фабрика должна иметь некоторое представление о выборе фактического объекта для создания. Например, метод WebRequest.Create в .NET должен иметь возможность выбирать между клиентами с разными протоколами, проверяя протокольную часть файла Uri. Не нужно разбирать все подряд. Просто часть, необходимая для того, чтобы определить, какой класс будет за это отвечать (в вашем примере это, вероятно, будет просто заголовок файла).

Что касается вашего вопроса о нарушении инкапсуляции, не совсем... В большинстве случаев фабрика жестко запрограммирована и уже знает о различных типах классов и их функциях. Это уже зависит от функциональности, предлагаемой известным набором классов, поэтому вы не добавляете к нему многого. Вы также можете инкапсулировать часть обнаружения фабрики в другой вспомогательный класс, который может использоваться как фабрикой, так и подклассами (в духе принципа DRY).

Оба являются допустимыми вариантами в зависимости от контекста.

ЕСЛИ вы проектируете расширяемость - скажем, модель плагина для разных ImageReaders - тогда ваш класс Factory не может знать обо всех возможных ImageReaders. В этом случае вы идете по пути ImageReader.CanRead(ImageStream) — спрашивая каждого исполнителя, пока не найдете того, кто сможет его прочитать.

Имейте в виду, что иногда порядок здесь имеет значение. У вас может быть GenericImageReader, который может обрабатывать JPG, но Jpeg2000ImageReader лучше справляется с этим. Проходя по ImageReader, разработчики остановятся на том, что будет первым. Вы можете посмотреть на сортировку списка возможных ImageReaders, если это проблема.

В противном случае, если список ImageReaders конечен и находится под вашим контролем, вы можете использовать более традиционный подход Factory. В этом случае Фабрика решает, что создавать. Он уже связан ctor с конкретными реализациями ImageReader, поэтому добавление правил для каждого ImageReader не увеличивает связанность. Если логика выбора ImageReader в основном находится в самом ImageReader, то, чтобы избежать дублирования кода, вы все равно можете пойти по маршруту ImageReader.CanRead(ImageStream), но можно просто жестко запрограммировать, какие типы вы используете.

Для расширения вы можете внедрить некоторые из этих зависимостей, которые вы упомянули. Например, выяснить, что это за файл, или сопоставить тип файла с классом, который его обрабатывает. Внешний реестр (то есть файл свойств) будет хранить, скажем, GIF -> GifReader или лучше GIF -> GifMetadataClass. Тогда ваш код может быть общим и не иметь зависимостей от всех классов, плюс вы можете расширить его в будущем, или третьи стороны могут его расширить.

Если это для окон, я бы попытался угадать тип контента, а затем использовать factory. На самом деле я сделал это некоторое время назад.

Вот класс для угадывания типа содержимого файла:

using System;
using System.IO;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace Nexum.Abor.Common
{
    /// <summary>
    /// This will work only on windows
    /// </summary>
    public class MimeTypeFinder
    {
        [DllImport(@"urlmon.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
        private extern static UInt32 FindMimeFromData(
            UInt32 pBC,
            [MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] String pwzUrl,
            [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] byte[] pBuffer,
            UInt32 cbSize,
            [MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)]String pwzMimeProposed,
            UInt32 dwMimeFlags,
            out UInt32 ppwzMimeOut,
            UInt32 dwReserverd
        );

        public string getMimeFromFile(string filename)
        {
            if (!File.Exists(filename))
                throw new FileNotFoundException(filename + " not found");

            var buffer = new byte[256];
            using (var fs = new FileStream(filename, FileMode.Open))
            {
                if (fs.Length >= 256)
                    fs.Read(buffer, 0, 256);
                else
                    fs.Read(buffer, 0, (int)fs.Length);
            }
            try
            {
                UInt32 mimetype;
                FindMimeFromData(0, null, buffer, 256, null, 0, out mimetype, 0);
                var mimeTypePtr = new IntPtr(mimetype);
                var mime = Marshal.PtrToStringUni(mimeTypePtr);
                Marshal.FreeCoTaskMem(mimeTypePtr);
                return mime;
            }
            catch (Exception)
            {
                return "unknown/unknown";
            }
        }
    }
}

Я бы использовал статический метод CanReadFrom (или что-то подобное) в общем интерфейсе ImageReader (не уверен, что это возможно — FIXME). Используйте отражение, чтобы захватить всех реализаторов и вызвать функцию. Если кто-то возвращает true, верните экземпляр класса.