【设计模式】工厂模式

前言

1. 单例模式（Singleton Pattern）：保证一个类只有一个实例，并提供一个全局的访问点。

2. 工厂模式（Factory Pattern）：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。

3. 观察者模式（Observer Pattern）：定义对象之间的一对多依赖关系，使得当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会被自动通知并更新。

4. 装饰器模式（Decorator Pattern）：动态地给一个对象添加一些额外的职责，而不会影响到其他对象。

5. 策略模式（Strategy Pattern）：定义一系列的算法，将每个算法封装起来，并使它们可以相互替换。

6. 命令模式（Command Pattern）：将请求封装成一个对象，从而使用户可以用不同的请求对客户进行参数化。

7. 适配器模式（Adapter Pattern）：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类能够一起工作。

8. 外观模式（Facade Pattern）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口，从而使得子系统更加容易使用。

9. 状态模式（State Pattern）：允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。

10. 模板方法模式（Template Method Pattern）：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现。

这些是Python中常用的设计模式，通过使用这些设计模式可以提高代码的可读性、可维护性和重用性。

工厂模式（Factory Pattern）是 程序设计中 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式 中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，所谓的“创建逻辑”是指我必须要知道创建函数的构造函数的逻辑组成，才能创建对象。

简单工厂模式

隐藏创建类的代码逻辑

import math
 
#定义4个图形类，并且每一个图形都有一个可以计算面积的方法
class Circle:
    def Area(self,radius):
        return math.pow(radius,2)*math.pi
 
class Rectangle:
    def Area(self,longth,width):
        return 2*longth*width
 
class Triangle:
    def Area(self,baselong,height):
        return baselong*height/2
 
class Ellipse:
    def Area(self,long_a,short_b):
        return long_a*short_b*math.pi
 
#=================================
#定义创建对象的一个工厂
class Factory:
    def create_shape(self, name):
        if name =='Circle':
            return Circle()
        elif name == 'Rectangle':
            return Rectangle()
        elif name == 'Triangle':
            return Triangle()
        elif name == 'Ellipse':
            return Ellipse()
        else:
            return None
 
if __name__=='__main__':
    factory=Factory()
 
    circle=factory.create_shape('Circle')
    circle_area=circle.Area(2)
    print(f'这是一个圆，它的面积是：{circle_area}')
 
    rectangle=factory.create_shape('Rectangle')
    rectangle_area=rectangle.Area(2,3)
    print(f'这是一个长方形，它的面积是：{rectangle_area}')
 
    triangle=factory.create_shape('Triangle')
    triangle_area=triangle.Area(2,3)
    print(f'这是一个三角形，它的面积是：{triangle_area}')
 
    ellipse=factory.create_shape('Ellipse')
    ellipse_area=ellipse.Area(3,2)
    print(f'这是一个椭圆，它的面积是：{ellipse_area}')

问题所在：不符合软件设计的开放-封闭原则，对扩展开放对修改关闭。扩展一个类的创建时，需要修改Factory类，增加if-else代码。

?解决方法：定义一个创建工厂的接口(python中通过类的继承来实现)，将所有的类创建的实现单独拎出来并继承抽象工厂类(接口)，实现抽象类中的创建类的方法，不放在一起。这样有新的类需要扩展时，就可以直接创建一个新的工厂类，里面实现实例化逻辑，不必修改原有的代码，最后是增加具体类并实现该类的一些行为方法

工厂模式

import math
 
#定义4个图形类，并且每一个图形都有一个可以计算面积的方法
class Circle:
    def Area(self,radius):
        return math.pow(radius,2)*math.pi
 
class Rectangle:
    def Area(self,longth,width):
        return 2*longth*width
 
class Triangle:
    def Area(self,baselong,height):
        return baselong*height/2
 
class Ellipse:
    def Area(self,long_a,short_b):
        return long_a*short_b*math.pi
 
#=================================
#定义创建对象的工厂接口，因为python中并没有接口的概念，所以，这里打算通过“类的继承”加以实现
class IFactory:  #模拟接口
    def create_shape(self):  #定义接口的方法，只提供方法的声明，不提供方法的具体实现
        pass
 
class CircleFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Circle':
            return Circle()
 
class RectangleFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Rectangle':
            return Rectangle()
 
class TriangleFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Triangle':
            return Triangle()
 
class EllipseFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Ellipse':
            return Ellipse()
 
 
if __name__=='__main__':
    factory1=CircleFactory()
    factory2=RectangleFactory()
    factory3=TriangleFactory()
    factory4=EllipseFactory()
 
    circle=factory1.create_shape('Circle')
    circle_area=circle.Area(2)
    print(f'这是一个圆，它的面积是：{circle_area}')
 
    rectangle=factory2.create_shape('Rectangle')
    rectangle_area=rectangle.Area(2,3)
    print(f'这是一个长方形，它的面积是：{rectangle_area}')
 
    triangle=factory3.create_shape('Triangle')
    triangle_area=triangle.Area(2,3)
    print(f'这是一个三角形，它的面积是：{triangle_area}')
 
    ellipse=factory4.create_shape('Ellipse')
    ellipse_area=ellipse.Area(3,2)
    print(f'这是一个椭圆，它的面积是：{ellipse_area}')

也有缺点

在增加新的一个类型时，也必须增加相应的新的工厂类，会带来额外的开销，会导致很多的工厂类，影响代码的简洁性。

应用场景

?1、日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。

2、数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。

3、设计一个连接服务器的框架，需要三个协议，"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口。
?

参考链接：

HEADFIRST设计模式

?Python 抽象工厂模式讲解和代码示例

一文详解“工厂方法模式”以及python语言的实现_python 工厂方法模式-CSDN博客

一文详解“工厂模式”以及python语言的实现-CSDN博客