Python設計模式中的建立型工廠模式

2022-02-15 10:02:20

一、工廠模式（Factory Pattern）

工廠模式（Factory Pattern），提供了一種範例化（建立）物件的最佳方式。

在工廠模式中，首先定義了一個抽象的工廠類（class Factory），並且在該工廠類中定義了提供了一個通用的、用於範例化物件的 Interface（介面）函數。然後當 Client 想要範例化某個具體的類的物件時，只需要將需求告訴工廠類即可，由工廠類按需求去完成物件的範例化並返回。而 Client 作為呼叫者，則無需知道物件範例化的任何細節，這意味著任意的 Client 都無需要考慮根據物件的範例化細節來調整自身的程式碼。

例如：當我們需要購買一批電腦，只要把我們的需求告訴電腦工廠，電腦工廠就會幫我們把這批電腦做好，而不用我們自己去做這個電腦的，也不用我們自己去知道這個電腦是怎麼做出來的，這就是工廠模式。

工廠模式帶來的好處就是幫助我們把物件的範例化部分抽取了出來，目的是降低系統中程式碼耦合度，並且增強了系統的擴充套件性。是一種解耦思想的實踐。

二、應用場景

Multi-Drivers（多驅動架構）

三、編碼範例

1、簡單工廠模式

簡單工廠模式，只是做了一層簡單的封裝，將不同物件的範例化操作都單獨放到了一個工廠類中。

當我們需要範例化某個物件時，只需把我們的需求告訴簡單工廠類，然後由這個簡單工廠類根據我們的需求去建立對應的物件即可。適用於簡單的業務場景。

優點： 簡單工廠模式可以根據需求，動態生成使用者所需類的物件，而使用者不用去知道怎麼建立物件，使得各個模組各司其職，降低了系統的耦合性。

缺點： 擴充套件性差，違背了開閉原則（開閉原則指的是：軟體實現應該對擴充套件開放，對修改關閉）。新增產品時，需要修改簡單工廠類的程式碼。

實體角色：

產品的抽象類
具體的產品子類
簡單工廠類

import abc

# 產品的抽象類
class Productor(metaclass=abc.ABCMeta):

    @abc.abstractmethod
    def product(self, car):
        pass
        
# 更具體的某個產品類，是產品抽象類的子類
class Xiaomi(Productor):
    """
    小米手機
    """
    def product(self, price):
        return f"製造一部小米手機，售價{price}元"
        
    def __repr__(self):
        return f"Xiaomi，{id(self)}" 
    
# 更具體的某個產品類，是產品抽象類的子類
class Huawei(Productor):
    """
    華為手機
    """
    def product(self, price):
        return f"製造一部華為手機，售價{price}元"
        
    def __repr__(self):
        return f"Huawei，{id(self)}" 
    
# 簡單工廠類
class PhoneBrandFactory:
    """
    簡單工廠
    """
    def create_productor(self, brand):
        if brand == "Xiaomi":
            return Xiaomi()
        if brand == "Huawei":
            return Huawei()
        else:
            raise TypeError(f"沒有名為{brand}的手機生產商。")
        

if __name__ == "__main__":
    # 通過簡單工廠類提供的介面函數來獲得某個具體的產品類的物件
    Xiaomi = PhoneBrandFactory().create_productor("Xiaomi")
    Huawei = PhoneBrandFactory().create_productor("Huawei")
    print(Xiaomi)
    print(Huawei)
    print(Xiaomi.product(2999))
    print(Huawei.product(5999))

2、工廠方法模式

工廠方法模式，工廠類派生了任意個子工廠類，每個子工廠類對應一個具體的產品類，則某個產品類的物件的範例化就交由這個子工廠類來完成。

工廠方法模式是簡單工廠模式的改進，當我們需要擴充套件一個新產品時，只需要擴充套件一個新的子工廠類即可，而不用去修改工廠類原有的程式碼，這樣就符合了開閉原則。

優點： 擴充套件性好，符合了開閉原則。新增一種產品時，只需增加改對應的產品類和對應的工廠子類即可。同時，也使得每個產品類和對應的工廠子類符合了單一職責原則，每個工廠只負責一種產品，而不是由一個工廠去生成所有商品。

缺點： 當我們新增產品時，還需要提供對應的工廠類，系統中類的個數將會成倍增加，相當於增加了系統的複雜性。

實體角色：

產品的抽象類
具體的產品子類
工廠類
具體的工廠子類

import abc

# 產品的抽象類
class Productor(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def product(self, car):
        pass
        
# 更具體的某個產品類，是產品抽象類的子類
class Xiaomi(Productor):
    """
    小米手機
    """
    def product(self, price):
        return f"製造一部小米手機，售價{price}元"
        
    def __repr__(self):
        return f"Xiaomi，{id(self)}" 
    
# 更具體的某個產品類，是產品抽象類的子類
class Huawei(Productor):
    """
    華為手機
    """
    def product(self, price):
        return f"製造一部華為手機，售價{price}元"
        
    def __repr__(self):
        return f"Huawei，{id(self)}" 
    
# 工廠類
class PhoneBrandFactory(metaclass=abc.ABCMeta):
    """
    抽象工廠
    """
    @abc.abstractmethod
    def create_productor(self, brand):
        pass
    
# 具體產品對應的子工廠類
class XiaomiFactory(PhoneBrandFactory):
    def create_productor(self):
        return Xiaomi()
    
# 具體產品對應的子工廠類
class HuaweiFactory(PhoneBrandFactory):
    def create_productor(self):
        return Huawei()


if __name__ == "__main__":
    # 由這個子工廠類來完成對應的某個產品類的物件範例化
    Xiaomi = XiaomiFactory().create_productor()
    Huawei = HuaweiFactory().create_productor()
    print(Xiaomi)
    print(Huawei)
    print(Xiaomi.product(2999))
    print(Huawei.product(5999))

3、抽象工廠模式

抽象工廠模式，又是工廠方法模式的改進。工廠方法模式解決的是生產不同品牌的同一型別的電腦，而抽象工廠模式解決的是生產不同品牌的多種型別的電腦。

比如，工廠方法模式中的電腦工廠只能生產老式的臺式電腦，而如果現在需要生產臺式電腦，筆記型電腦，平板電腦等多個種類的電腦的話，那麼工廠方法模式就不太方便了。而抽象工廠模式可以解決電腦工廠生產多個種類電腦的問題，也就是解決一個工廠生產多種型別的產品的問題。

如果我們需要臺式電腦，又需要筆記型電腦，要多種產品時，工廠方法模式無法滿足我們的需求；而抽象方法模式，提前在抽象工廠中，定義好了可能需要的多種產品，比如：臺式電腦，筆記型電腦，平板電腦等，當有需求的時候，我們只需要建立相關子類和相關子工廠類即可。

優點： 抽象工廠類建立了多個型別的產品，當有需求時，可以建立相關子產品類和子工廠類來獲取。也就是可以滿足生產不同品牌的不同型別的電腦。

缺點： 擴充套件新種類產品時困難。抽象工廠模式需要我們在工廠抽象類中提前確定了可能需要的產品種類，以滿足不同品牌的多種產品的需求。但是如果我們需要的產品種類並沒有在工廠抽象類中提前確定，那我們就需要去修改工廠抽象類了，而一旦修改了工廠抽象類，那麼所有的工廠子類也需要修改，這樣顯然擴充套件不方便。

實體角色：

產品功能特性抽象類
具體的產品功能特性子類
產品的抽象類
具體的產品子類
抽象工廠類

import abc

# 產品功能特性抽象類
class PhoneShell(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def shell(self):
        pass
   
class Cpu(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def cpu(self):
        pass
     
class OS(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def system(self):
        pass
    
# 具體的產品功能特性類
class SmallShell(PhoneShell):
    @property
    def shell(self):
        return "小螢幕"

class BigShell(PhoneShell):
    @property
    def shell(self):
        return "大螢幕"
    
class SnapDragonCpu(Cpu):
    @property
    def cpu(self):
        return "驍龍cpu"
        
class AppleCpu(Cpu):
    @property
    def cpu(self):
        return "蘋果cpu"
        
class Android(OS):
    @property
    def system(self):
        return "安卓系統"    
    
class IOS(OS):
    @property
    def system(self):
        return "IOS系統"
    
# 產品的抽象類
class ProductPhone:
    
    def __init__(self, factory):
        self.factory = factory()
        
    def product(self):
        self.shell = self.factory.product_shell()
        self.cpu = self.factory.product_cpu()
        self.OS = self.factory.product_system()
    
    def show_info(self):
        print(f"{self.factory}", f"設定資訊：{self.shell.shell}, {self.cpu.cpu}, {self.OS.system}")
            
# 具體的產品子類
class XiaomiFactory(PhoneFactory):
    def product_shell(self):
        return BigShell()
    
    def product_cpu(self):
        return SnapDragonCpu()
    
    def product_system(self):
        return Android()
    
    def __repr__(self):
        return "小米手機，售價2999！"
        
class IphoneFactory(PhoneFactory):
    def product_shell(self):
        return SmallShell()
    
    def product_cpu(self):
        return AppleCpu()
    
    def product_system(self):
        return IOS()
    
    def __repr__(self):
        return "蘋果手機，售價8999！"
    
# 抽象工廠類
class PhoneFactory(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def product_shell(self):
        pass
    
    @abc.abstractmethod
    def product_cpu(self):
        pass
    
    @abc.abstractmethod
    def product_system(self):
        pass 

        
if __name__ == "__main__":
    xiaomi = ProductPhone(XiaomiFactory)
    xiaomi.product()
    xiaomi.show_info()
    
    iphone = ProductPhone(IphoneFactory)
    iphone.product()
    iphone.show_info()

到此這篇關於Python設計模式中的建立型工廠模式的文章就介紹到這了,更多相關Python工廠模式內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！

Python設計模式中的建立型工廠模式

目錄

一、工廠模式（Factory Pattern）

二、應用場景

三、編碼範例

1、簡單工廠模式

2、工廠方法模式

3、抽象工廠模式

熱門文章