python模式 工厂模式原理及实例详解

1. 工厂模式简介

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的接口，但由具体实现类决定实例化哪个类。工厂模式将对象的创建与使用分离，客户端只需要知道接口，而不需要知道具体的实现类。

工厂模式主要包括三种类型：

简单工厂模式

工厂方法模式

抽象工厂模式

2. 简单工厂模式

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）又称静态工厂方法模式，通过一个工厂类在运行时决定创建哪个具体的产品类。以下是一个简单的实例：

2.1 定义产品接口

class Product:

    def __init__(self):
        pass
    def operation(self):
        pass

2.2 定义具体产品

class ConcreteProductA(Product):

    def operation(self):
        return "ConcreteProductA"
class ConcreteProductB(Product):
    def operation(self):
        return "ConcreteProductB"

2.3 定义工厂类

class SimpleFactory:

    def create_product(self, product_type):
        if product_type == "A":
            return ConcreteProductA()
        elif product_type == "B":
            return ConcreteProductB()
        else:
            raise ValueError("Invalid product type")

2.4 使用工厂创建产品

factory = SimpleFactory()

product1 = factory.create_product("A")
product1.operation()  # Output: "ConcreteProductA"
product2 = factory.create_product("B")
product2.operation()  # Output: "ConcreteProductB"

3. 工厂方法模式

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是简单工厂模式的进一步抽象和推广。它定义了一个用于创建对象的接口，但将具体的实例化过程由工厂类推迟到了子类中。

3.1 定义产品接口和工厂接口

class Product:

    def operation(self):
        pass
class Factory:
    def create_product(self):
        pass

3.2 定义具体产品和具体工厂

class ConcreteProductA(Product):

    def operation(self):
        return "ConcreteProductA"
class ConcreteProductB(Product):
    def operation(self):
        return "ConcreteProductB"
class ConcreteFactoryA(Factory):
    def create_product(self):
        return ConcreteProductA()
class ConcreteFactoryB(Factory):
    def create_product(self):
        return ConcreteProductB()

3.3 使用工厂方法创建产品

factory_a = ConcreteFactoryA()

product_a = factory_a.create_product()
product_a.operation()  # Output: "ConcreteProductA"
factory_b = ConcreteFactoryB()
product_b = factory_b.create_product()
product_b.operation()  # Output: "ConcreteProductB"

4. 抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）提供了一种创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。它实现了一种“工厂的工厂”，即工厂类也可以创建其他工厂类。

4.1 定义抽象工厂接口和抽象产品接口

class AbstractFactory:

    def create_product_a(self):
        pass
    def create_product_b(self):
        pass
class AbstractProductA:
    def operation(self):
        pass
class AbstractProductB:
    def operation(self):
        pass

4.2 定义具体工厂和具体产品

class ConcreteFactoryA(AbstractFactory):

    def create_product_a(self):
        return ConcreteProductA()
    def create_product_b(self):
        return ConcreteProductB()
class ConcreteFactoryB(AbstractFactory):
    def create_product_a(self):
        return AnotherConcreteProductA()
    def create_product_b(self):
        return AnotherConcreteProductB()
class ConcreteProductA(AbstractProductA):
    def operation(self):
        return "ConcreteProductA"
class ConcreteProductB(AbstractProductB):
    def operation(self):
        return "ConcreteProductB"
class AnotherConcreteProductA(AbstractProductA):
    def operation(self):
        return "AnotherConcreteProductA"
class AnotherConcreteProductB(AbstractProductB):
    def operation(self):
        return "AnotherConcreteProductB"

4.3 使用抽象工厂创建产品

factory_a = ConcreteFactoryA()

product_a = factory_a.create_product_a()
product_a.operation()  # Output: "ConcreteProductA"
product_b = factory_a.create_product_b()
product_b.operation()  # Output: "ConcreteProductB"
factory_b = ConcreteFactoryB()
product_a = factory_b.create_product_a()
product_a.operation()  # Output: "AnotherConcreteProductA"
product_b = factory_b.create_product_b()
product_b.operation()  # Output: "AnotherConcreteProductB"

5. 总结

工厂模式是一种创建型设计模式，适用于创建复杂对象或一系列相关对象的场景。它将对象的创建过程封装在工厂类中，使用时只需要通过工厂类来创建对象，无需关心具体的实现细节。

简单工厂模式适用于创建单一类型的对象，工厂方法模式适用于创建一系列相关对象的场景，而抽象工厂模式适用于创建一系列相关或相互依赖的对象。

使用工厂模式可以提高代码的可维护性和扩展性，并且可以实现代码的解耦，降低代码的依赖性。