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创建型设计模式-工厂模式（Factory Pattern）- python实现

article 2024/9/23 15:25:38

设计模式汇总：查看

工厂模式（Factory Pattern）是软件设计中常用的一种创建型设计模式，它的主要目的是用于创建对象，同时隐藏创建逻辑，而不是通过直接使用new运算符实例化对象，这样可以提高程序的灵活性。

工厂模式的核心组成

抽象产品（Product）：定义了产品的接口，描述了所有实例化对象的共同操作。

具体产品（Concrete Product）：实现了抽象产品接口的具体类。

抽象工厂（Factory）：提供了一个用于创建产品的接口，它通常包含一个工厂方法，此方法返回一个产品类型的实例。

具体工厂（Concrete Factory）：实现了抽象工厂的工厂方法，决定了具体创建哪一个产品类。

工厂模式的分类

简单工厂模式：一个工厂类负责创建所有类型的产品，客户端通过参数来决定创建哪种产品。
工厂方法模式：定义了一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。
具体参考：抽象工厂模式-python实现

工厂模式的用途

当一个类不知道它必须创建哪些具体的对象时。
当一个类希望由其子类来指定创建的对象时。
当类将创建的对象集合起来，以实现特定的工厂方法时。

工厂模式的优点

解耦：减少了客户代码和具体产品类之间的直接依赖关系。
扩展性：新增产品类时，不需要修改已有系统代码。
维护性：集中创建逻辑，易于维护。

Python中的工厂模式示例

以下是一个工厂方法模式的Python示例：

from abc import ABC, abstractmethod


class Creator(ABC):

    @abstractmethod
    def factory_method(self):
        """
        定义了一个工厂方法的接口。

        该方法是一个抽象方法，旨在被子类实现。子类应该根据自己的需求覆盖这个方法，
        提供具体的对象创建逻辑。工厂方法的设计模式允许子类决定实例化哪一个类，
        从而使系统更具可扩展性和灵活性。

        返回:
            无具体返回值，但子类实现时应该返回一个对象，该对象的类型是根据子类的实现决定的。
        """
        pass

    def some_operation(self):
        """
        执行特定操作，该操作涉及到使用工厂方法创建的产品。

        本方法展示了一个典型的使用工厂方法模式的场景，其中创建了一个产品对象，并使用该对象执行了一些操作。
        返回的结果字符串中包含了产品执行操作后的信息，强调了同一创建者创建的产品可以无缝协作。

        返回:
            一个字符串，包含了操作的结果和产品信息。
        """
        # 使用工厂方法获取产品实例
        product = self.factory_method()
        # 构造操作结果的字符串，强调了产品之间的协作关系
        result = f"Creator: The same creator's code has just worked with {product.operation()}"
        return result


class ConcreteCreator1(Creator):
    """
    具体创建者1类，继承自Creator类。
    它实现了Creator类中的工厂方法，返回一个具体的产品1。
    """
    def factory_method(self):
        """
        生产具体产品1。

        返回:
        ConcreteProduct1: 具体产品1的实例。
        """
        return ConcreteProduct1()


class ConcreteCreator2(Creator):
    """
    具体创建者2类，继承自Creator类。
    它实现了Creator类中的工厂方法，返回一个具体的产品2。
    """
    def factory_method(self):
        """
        生产具体产品2。

        返回:
        ConcreteProduct2: 具体产品2的实例。
        """
        return ConcreteProduct2()


class Product(ABC):
    """
    产品类的抽象基类。

    该类为所有具体产品类的父类，定义了产品类必须实现的操作。
    """

    @abstractmethod
    def operation(self):
        """
        抽象方法，具体产品类必须实现该方法。

        该方法定义了产品类的共同行为，每个具体产品类都需要根据自己的特点实现该方法。
        """
        pass


class ConcreteProduct1(Product):
    """
    具体产品1类，实现了产品接口。
    这个类代表了产品的一种具体实现，ConcreteProduct1提供了特定的operation方法实现。
    """
    def operation(self):
        """
        执行具体操作。
        """
        return "{Result of ConcreteProduct1}"


class ConcreteProduct2(Product):
    """
    具体产品2类，实现了产品接口。
    这个类代表了产品的一种具体实现，ConcreteProduct2提供了另一种特定的operation方法实现。
    """
    def operation(self):
        """
        执行具体操作。
        """
        return "{Result of ConcreteProduct2}"


if __name__ == "__main__":
    # 创建具体创建者1
    creator1 = ConcreteCreator1()
    # 使用创建者1创建产品
    result1 = creator1.some_operation()
    print(result1)

    # 创建具体创建者2
    creator2 = ConcreteCreator2()
    # 使用创建者2创建产品
    result2 = creator2.some_operation()
    print(result2)