代码收藏家技术教程 2025-02-21

Python设计模式详解之2 —— 工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是一种创建型设计模式，旨在定义一个用于创建对象的接口，但由子类决定实例化哪个类。工厂模式可以帮助我们将对象的创建与其使用分离，增强代码的可扩展性和维护性。

工厂模式的分类

简单工厂模式（Simple Factory Pattern）
工厂方法模式（Factory Method Pattern）
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

这里先介绍 简单工厂模式和工厂方法模式

1. 简单工厂模式

简单工厂模式是一种创建型设计模式，它通过一个单一的工厂类来创建不同类型的对象。这个工厂类通常具有一个静态方法，根据输入的参数决定创建哪种对象。

结构：

工厂类：包含用于创建对象的静态方法。

产品接口或抽象类：定义了创建对象的基本接口。

具体产品类：实现产品接口。

实现方式：

class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"

class AnimalFactory:
    @staticmethod
    def create_animal(animal_type):
        if animal_type == 'dog':
            return Dog()
        elif animal_type == 'cat':
            return Cat()
        else:
            raise ValueError("Unknown animal type")

# 使用示例
animal = AnimalFactory.create_animal('dog')
print(animal.speak())  # 输出 "Woof!"

优点：

简单易用：只需调用工厂方法即可创建对象，无需关心具体的实现。

集中管理对象创建：所有对象的创建逻辑都集中在一个地方，方便修改。

缺点：

不符合开闭原则：如果需要增加新类型，需要修改工厂类的代码，可能会引入错误。

职责过重：工厂类随着产品类型的增加变得复杂，难以维护。

适用场景：

需要创建少量的类，且不频繁更改。

客户端需要与具体类解耦。

2. 工厂方法模式

工厂方法模式是简单工厂模式的进一步抽象。它定义了一个创建对象的接口，但由子类决定实例化的类是哪一个。每个具体子类都有自己的工厂方法来创建对象。

结构：

抽象产品：定义了产品的接口。

具体产品：实现产品接口的具体类。

抽象工厂：声明了一个返回产品对象的工厂方法。

具体工厂：实现了工厂方法，返回具体产品实例。

实现方式：

from abc import ABC, abstractmethod

# 抽象产品类
class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def speak(self):
        pass

# 具体产品类
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"

# 抽象工厂类
class AnimalFactory(ABC):
    @abstractmethod
    def create_animal(self):
        pass

# 具体工厂类
class DogFactory(AnimalFactory):
    def create_animal(self):
        return Dog()

class CatFactory(AnimalFactory):
    def create_animal(self):
        return Cat()

# 使用示例
dog_factory = DogFactory()
dog = dog_factory.create_animal()
print(dog.speak())  # 输出 "Woof!"

cat_factory = CatFactory()
cat = cat_factory.create_animal()
print(cat.speak())  # 输出 "Meow!"