Python 设计模式——工厂模式

在面向对象编程中，工厂表示一个负责创建其他类型的对象的类。
通常作为工厂的类会实现多个关联的方法，客户端通过某些参数调用这些方法，工厂则负责创建对应类型的对象并返回给客户端。

工厂模式的优点：

• 松耦合。对象的创建独立于类的实现
• 客户端无需了解创建对象的类，只需知道需要传递的接口、方法和参数即可。简化了客户端的实现
• 可以轻松地在工厂中添加其他类来创建其他类型的对象，无需更改客户端代码
• 工厂可以重用现有的对象

简单工厂模式

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class Animal(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def do_say(self):
        pass


class Dog(Animal):
    def do_say(self):
        print("Bhow Bhow")


class Cat(Animal):
    def do_say(self):
        print("Meow Meow")


class ForestFactory:
    def make_sound(self, object_type):
        return eval(object_type)().do_say()


if __name__ == '__main__':
    ff = ForestFactory()
    animal = input("Which animal should make sound, Dog or Cat\n")
    ff.make_sound(animal)

$ python make_sound.py
Which animal should make sound, Dog or Cat
Dog
Bhow Bhow
$ python make_sound.py
Which animal should make sound, Dog or Cat
Cat
Meow Meow

工厂方法模式

工厂方法模式的特点：

• 定义一个接口来创建对象，但工厂本身并不负责创建动作，而是由其子类决定实例化哪些类
• 工厂方法的创建是通过继承而不是通过实例化来完成的
• 工厂方法使设计更具有定制性。可以返回相同的实例或子类

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class Section(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def describe(self):
        pass


class PersonalSection(Section):
    def describe(self):
        print("Personal Section")


class AlbumSection(Section):
    def describe(self):
        print("Album Section")


class PatentSection(Section):
    def describe(self):
        print("Patent Section")


class PublicationSection(Section):
    def describe(self):
        print("Publication Section")


class Profile(metaclass=ABCMeta):
    def __init__(self):
        self.sections = []
        self.createProfile()

    @abstractmethod
    def createProfile(self):
        pass

    def getSections(self):
        return self.sections

    def addSections(self, section):
        self.sections.append(section)


class linkedin(Profile):
    def createProfile(self):
        self.addSections(PersonalSection())
        self.addSections(PatentSection())
        self.addSections(PublicationSection())


class facebook(Profile):
    def createProfile(self):
        self.addSections(PersonalSection())
        self.addSections(AlbumSection())


if __name__ == '__main__':
    profile_type = input("Which Profile you'd like to create?\n[LinkedIn or FaceBook] ")
    profile = eval(profile_type.lower())()
    print("Creating Profile...", type(profile).__name__)
    print("Profile has sections --", profile.getSections())

$ python profile.py
Which Profile you'd like to create?
[LinkedIn or FaceBook] LinkedIn
Creating Profile... linkedin
Profile has sections -- [<__main__.PersonalSection object at 0x7f3d25e53c70>, <__main__.PatentSection object at 0x7f3d25e53ca0>, <__main__.PublicationSection object at 0x7f3d25e53df0>]

UML

Profile 抽象类代表 Creator，提供了 createProfile() 工厂方法，用于创建带有适当板块的个人信息界面。但 Profile 并不清楚某个特定界面应该具有哪些板块，如 Facebook 需要提供个人信息板块和相册区。createProfile() 工厂方法实际是由 Profile 的子类去实现的。

两个 Profile 的子类 linkedin 和 facebook 代表 ConcreteCreator，每个类都实现了 createProfile 方法，该方法在运行时创建多个板块（ConcreteProducts）。

工厂方法模式的优点

• 强大的灵活性，代码更加通用。实现哪些类取决于接口（Product），而不是 ConcreteProduct 类
• 松耦合。创建对象的代码与使用对象的代码是分离的。客户端不需要关心传递哪些参数以及需要实例化哪些类

抽象工厂模式

抽象工厂模式的主要目的是提供一个接口来创建一系列相关的对象，而无需指定具体的类。因此可以帮助客户端一次使用来自一个产品/系列的多个对象。比如正在开发的应用是平台无关的，则需要对不同平台下的各种依赖项（包括操作系统、文件系统调用等）进行抽象处理，由抽象工厂为各个平台创建所需的服务，客户端就不必直接创建平台对象了。

UML

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class PizzaFactory(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def createVegPizza(self):
        pass

    @abstractmethod
    def createNonVegPizza(self):
        pass


class IndianPizzaFactory(PizzaFactory):
    def createVegPizza(self):
        return DeluxVeggiePizza()

    def createNonVegPizza(self):
        return ChickenPizza()


class USPizzaFactory(PizzaFactory):
    def createVegPizza(self):
        return MexicanVegPizza()

    def createNonVegPizza(self):
        return HamPizza()


class VegPizza(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def prepare(self, VegPizza):
        pass


class NonVegPizza(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def serve(self, VegPizza):
        pass


class DeluxVeggiePizza(VegPizza):
    def prepare(self):
        print("Prepare ", type(self).__name__)

class ChickenPizza(NonVegPizza):
    def serve(self, VegPizza):
        print(type(self).__name__, " is served with Chicken on ", type(VegPizza).__name__)


class MexicanVegPizza(VegPizza):
    def prepare(self):
        print("Prepare ", type(self).__name__)


class HamPizza(NonVegPizza):
    def serve(self, VegPizza):
        print(type(self).__name__, " is served with Ham on ", type(VegPizza).__name__)


class PizzaStore:
    def makePizzas(self):
        for factory in [IndianPizzaFactory(), USPizzaFactory()]:
            self.factory = factory
            self.NonVegPizza = self.factory.createNonVegPizza()
            self.VegPizza = self.factory.createVegPizza()
            self.VegPizza.prepare()
            self.NonVegPizza.serve(self.VegPizza)


pizza = PizzaStore()
pizza.makePizzas()

# => Prepare  DeluxVeggiePizza
# => ChickenPizza  is served with Chicken on  DeluxVeggiePizza
# => Prepare  MexicanVegPizza
# => HamPizza  is served with Ham on  MexicanVegPizza

工厂方法与抽象工厂方法的比较

工厂方法	抽象工厂方法
向客户端开放了一个创建对象的方法	包含一个或多个工厂方法来创建一个系列的相关对象
使用继承和子类决定要创建哪个对象	使用组合将创建对象的任务委托给其他类
工厂方法用于创建一个产品	抽象工厂方法用于创建相关产品的系列