1仰猖、工廠模式

所謂工廠模式芬探，就是作為一個(gè)工廠的類有一個(gè)對(duì)象以及與它關(guān)聯(lián)的多個(gè)方法，客戶端使用某些參數(shù)調(diào)用此方法厘惦，之后偷仿，工廠會(huì)據(jù)此創(chuàng)建所需類型的對(duì)象哩簿，然后將他們返回給客戶端。

客戶端也可以創(chuàng)建對(duì)象酝静，那為什么需要工廠的存在呢节榜？

因?yàn)楣S擁有以下優(yōu)點(diǎn)：

• 松耦合，即對(duì)象的創(chuàng)建可以獨(dú)立于類的實(shí)現(xiàn)
• 對(duì)客戶端十分友好别智，只需知道傳遞的接口宗苍，方法和參數(shù)，就可以創(chuàng)建所需的對(duì)象了
• 可以輕松的在工廠中添加其他類來(lái)創(chuàng)建其他類型的對(duì)象薄榛，而無(wú)需更改客戶端代碼讳窟。
• 工廠還可以重用現(xiàn)有對(duì)象。

下面介紹工廠模式的三個(gè)變體：

• 簡(jiǎn)單工廠模式：不符合開(kāi)閉原則敞恋，不屬于23種設(shè)計(jì)模式之一
• 工廠方法模式
• 抽象工廠模式

2丽啡、簡(jiǎn)單工廠模式

簡(jiǎn)單工廠模式(Simple Factory Pattern)：又稱為靜態(tài)工廠方法(Static Factory Method)模式，它屬于類創(chuàng)建型模式硬猫。在簡(jiǎn)單工廠模式中补箍，可以根據(jù)參數(shù)的不同返回不同類的實(shí)例。簡(jiǎn)單工廠模式專門(mén)定義一個(gè)類來(lái)負(fù)責(zé)創(chuàng)建其他類的實(shí)例啸蜜，被創(chuàng)建的實(shí)例通常都具有共同的父類坑雅。

from abc import ABCMeta, abstractclassmethod

class Animal(metaclass=ABCMeta):

    @abstractclassmethod  # 抽象類方法
    def do_say(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def do_say(self):
        print('www')

class Cat(Animal):
    def do_say(self):
        print('mmm')

class ForestFactory:
    def make_sound(self, object_type):
        print('object_type的類型：',type(eval(object_type)))
        return eval(object_type)().do_say()

if __name__ == '__main__':
    ff = ForestFactory()
    animal = input('輸入哪種動(dòng)物來(lái)叫？')
    ff.make_sound(animal)

輸入哪種動(dòng)物來(lái)叫衬横？Cat
object_type的類型： <class 'abc.ABCMeta'>
mmm

如上裹粤，創(chuàng)建一個(gè)名為Animal的抽象產(chǎn)品。Animal是一個(gè)抽象的基類（ABCMeta是Python的特殊元類冕香，用來(lái)生成類Abstract）蛹尝，它帶有方法do_say()。我們利用Animal接口創(chuàng)建了兩種產(chǎn)品（Cat和Dog）悉尾，并實(shí)現(xiàn)了do_say()方法來(lái)提供這些動(dòng)物的相應(yīng)的叫聲突那。之后又為了給客戶端提供接口，創(chuàng)建了ForectFactory類构眯，在類中寫(xiě)了一個(gè)方法make_sound()愕难，用戶就可以將參數(shù)（Cat或Dog）傳給該方法，就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能惫霸。

在看python實(shí)現(xiàn)代碼時(shí)遇到不少知識(shí)盲區(qū)猫缭，參考了下面幾篇博客：
Python內(nèi)置函數(shù)(19)——eval
Python裝飾器、metaclass壹店、abc模塊學(xué)習(xí)筆記
Python抽象類（abc模塊）

簡(jiǎn)單工廠模式的優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)
  工廠類含有必要的判斷邏輯猜丹，可以決定在什么時(shí)候創(chuàng)建哪一個(gè)產(chǎn)品類的實(shí)例，客戶端可以免除直接創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的責(zé)任硅卢，而僅僅“消費(fèi)”產(chǎn)品射窒；簡(jiǎn)單工廠模式通過(guò)這種做法實(shí)現(xiàn)了對(duì)責(zé)任的分割藏杖，它提供了專門(mén)的工廠類用于創(chuàng)建對(duì)象。
  客戶端無(wú)須知道所創(chuàng)建的具體產(chǎn)品類的類名脉顿，只需要知道具體產(chǎn)品類所對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可蝌麸，對(duì)于一些復(fù)雜的類名，通過(guò)簡(jiǎn)單工廠模式可以減少使用者的記憶量艾疟。
  通過(guò)引入配置文件来吩，可以在不修改任何客戶端代碼的情況下更換和增加新的具體產(chǎn)品類，在一定程度上提高了系統(tǒng)的靈活性蔽莱。

• 缺點(diǎn)
  由于工廠類集中了所有產(chǎn)品創(chuàng)建邏輯弟疆，一旦不能正常工作，整個(gè)系統(tǒng)都要受到影響碾褂。
  使用簡(jiǎn)單工廠模式將會(huì)增加系統(tǒng)中類的個(gè)數(shù)兽间，在一定程序上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和理解難度。
  系統(tǒng)擴(kuò)展困難正塌，一旦添加新產(chǎn)品就不得不修改工廠邏輯嘀略，在產(chǎn)品類型較多時(shí)，有可能造成工廠邏輯過(guò)于復(fù)雜乓诽，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)帜羊。
  簡(jiǎn)單工廠模式由于使用了靜態(tài)工廠方法，造成工廠角色無(wú)法形成基于繼承的等級(jí)結(jié)構(gòu)鸠天。
  不符合開(kāi)閉原則讼育，當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建新產(chǎn)品時(shí)，需要修改其他已創(chuàng)建的類稠集。

工廠方法模式

在資料的搜尋過(guò)程中看到一個(gè)例子非常形象奶段，很容易理解，語(yǔ)法也沒(méi)上面的花里胡哨剥纷，雖然可能欠缺了點(diǎn)嚴(yán)謹(jǐn)性痹籍。

class LeiFeng():
    def buy_rice(self):
        pass

    def sweep(self):
        pass

class Student(LeiFeng):
    def buy_rice(self):
        print ('大學(xué)生幫你買米')

    def sweep(self):
        print ('大學(xué)生幫你掃地')


class Volunteer(LeiFeng):
    def buy_rice(self):
        print ('社區(qū)志愿者幫你買米')

    def sweep(self):
        print ('社區(qū)志愿者幫你掃地')


class LeiFengFactory():
    def create_lei_feng(self):
        pass

class StudentFactory(LeiFengFactory):
    def create_lei_feng(self):
        return Student()

class VolunteerFactory(LeiFengFactory):
    def create_lei_feng(self):
        return Volunteer()


if __name__ == '__main__':
    myFactory = StudentFactory()
    leifeng1 = myFactory.create_lei_feng()

    leifeng1.buy_rice()
    leifeng1.sweep()

解釋：它先創(chuàng)建了一個(gè)LeiFeng類，它可以買米晦鞋，掃地兩件事蹲缠，接下來(lái)由大學(xué)生和社區(qū)志愿者來(lái)繼承這個(gè)雷鋒精神，也有了這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)悠垛，之后线定，又創(chuàng)建了LeiFengFactory類，來(lái)培養(yǎng)（生產(chǎn)）大學(xué)生和社區(qū)志愿者确买，讓大學(xué)生（ StudentFactory）和社區(qū)志愿者（VolunteerFactory）繼承這個(gè)培養(yǎng)方案（LeiFengFactory）斤讥，在主函數(shù)中就可以通過(guò)調(diào)用大學(xué)生（StudentFactory）或社區(qū)志愿者（VolunteerFactory）類來(lái)創(chuàng)建實(shí)例，讓他們?nèi)プ龊檬拢?/p>

這個(gè)工廠方法模式相比于簡(jiǎn)單工廠方法的不同之處在于當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建新的方法時(shí)湾趾，比如需要讓中學(xué)生也加入進(jìn)來(lái)周偎，那么就只需在新建兩個(gè)類即可抹剩，無(wú)需更改別的類撑帖，符合開(kāi)閉原則蓉坎。

class LeiFeng():
    def buy_rice(self):
        pass

    def sweep(self):
        pass

class Student(LeiFeng):
    def buy_rice(self):
        print ('大學(xué)生幫你買米')

    def sweep(self):
        print ('大學(xué)生幫你掃地')


class Volunteer(LeiFeng):
    def buy_rice(self):
        print ('社區(qū)志愿者幫你買米')

    def sweep(self):
        print ('社區(qū)志愿者幫你掃地')

# ------------新加的類---------------
class MiddleStudent(LeiFeng):
    def buy_rice(self):
        print('中學(xué)生幫你買米')
    def sweep(self):
        print ('中學(xué)生幫你掃地')
# ----------------------------------

class LeiFengFactory():
    def create_lei_feng(self):
        pass


class StudentFactory(LeiFengFactory):
    def create_lei_feng(self):
        return Student()


class VolunteerFactory(LeiFengFactory):
    def create_lei_feng(self):
        return Volunteer()

# ------------新加的類-----------------
class MiddleStudentFactory(LeiFengFactory):
    def create_lei_feng(self):
        return MiddleStudent()
# ----------------------------------

if __name__ == '__main__':
    myFactory = StudentFactory()
    leifeng1 = myFactory.create_lei_feng()

    leifeng1.buy_rice()
    leifeng1.sweep()

抽象工廠模式

通過(guò)工廠方法模式我們可以看到，當(dāng)各個(gè)方法一多胡嘿，如果為每個(gè)方法都創(chuàng)建一個(gè)類來(lái)對(duì)應(yīng)蛉艾，將會(huì)變得很復(fù)雜，所以引入了抽象的概念衷敌。工廠方法用于創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品勿侯，那抽象工廠方法就是創(chuàng)建相關(guān)產(chǎn)品的系列，比如航空飛機(jī)缴罗，由多個(gè)工廠不同的零部件助琐，在運(yùn)輸?shù)浇M裝工廠組裝…………

下面以制作游戲?yàn)槔?/p>

在編寫(xiě)一款面向全年齡的游戲，游戲本身需要使用工廠方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)面氓。但游戲也需要考慮不同年齡段玩家的需求和口味不同兵钮，所以需要為不同年齡段的玩家針對(duì)游戲進(jìn)行一定的修改。于是在用戶輸入年齡后舌界，運(yùn)行符合其年齡的要求的游戲掘譬。

class Frog:

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __str__(self):
        return self.name

    def interact_with(self, obstacle):
        print('{} the Frog encounters {} and {}!'.format(self,
        obstacle, obstacle.action()))


class Bug:

    def __str__(self):
        return 'a bug'

    def action(self):
        return 'eats it'


class FrogWorld:

    def __init__(self, name):
        print(self)
        self.player_name = name

    def __str__(self):
        return '\n\n\t------ Frog World -------'

    def make_character(self):
        return Frog(self.player_name)

    def make_obstacle(self):
        return Bug()


class Wizard:

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __str__(self):
        return self.name


    def interact_with(self, obstacle):
        print(
            '{} the Wizard battles against {} and {}!'.format(
            self,
            obstacle,
            obstacle.action()))


class Ork:

    def __str__(self):
        return 'an evil ork'

    def action(self):
        return 'kills it'


class WizardWorld:

    def __init__(self, name):
        print(self)
        self.player_name = name

    def __str__(self):
        return '\n\n\t------ Wizard World -------'

    def make_character(self):
        return Wizard(self.player_name)

    def make_obstacle(self):
        return Ork()

class GameEnvironment:

    def __init__(self, factory):
        self.hero = factory.make_character()
        self.obstacle = factory.make_obstacle()

    def play(self):
        self.hero.interact_with(self.obstacle)

def validate_age(name):
    try:
        age = input('Welcome {}. How old are you? '.format(name))
        age = int(age)
    except ValueError as err:
        print("Age {} is invalid, please try again...".format(err))
        return (False, err)
    return (True, age)

if __name__ == '__main__':
    name = input("Hello. What's your name? ")
    valid_input = False
    while not valid_input:
        valid_input, age = validate_age(name)
        game = FrogWorld if age < 18 else WizardWorld
        environment = GameEnvironment(game(name))
        environment.play()

Hello. What's your name? wayne
Welcome wayne. How old are you? 12


    ------ Frog World -------
wayne the Frog encounters a bug and eats it!

解釋：
1、通過(guò)一個(gè) GameEnvironment 去管理兩個(gè)游戲：FrogWorld呻拌、WizerdWorld 葱轩，根據(jù)用戶輸入的不同的年齡去決定其去玩那個(gè)游戲，是青蛙世界還是巫師世界呢藐握？
2靴拱、而每個(gè)游戲類即 FrogWorld、WizerdWorld 猾普，又分別管理著 兩個(gè)角色 --（Frog青蛙袜炕、Bug臭蟲(chóng)）和（Wizerd巫師、Ork怪獸）
通過(guò)這種層層繼承的方式抬闷，將各個(gè)模塊管理好妇蛀，最終根據(jù)客戶端的輸入，來(lái)返回不同的游戲世界笤成。

其實(shí)無(wú)論是工廠模式和抽象工廠模式的思想都是一樣的评架，根據(jù)不同的輸入，調(diào)用相同的接口炕泳，得出不同的結(jié)果纵诞。其內(nèi)部封裝了操作流程，用戶無(wú)需知道其內(nèi)部如何其實(shí)現(xiàn)的如何進(jìn)行選擇培遵，只管輸入便可的得到結(jié)果浙芙。
參考自