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!"
优点：
- 符合开闭原则：可以通过添加新的具体工厂类来扩展代码，而无需修改现有工厂类。
- 更灵活：每个具体工厂类负责创建特定类型的产品，使得扩展更加容易。
缺点：
- 类的数量增加：每增加一个产品类型都需要创建新的具体工厂类。
- 增加了复杂性：比简单工厂模式更复杂，需要更多的类和接口。
适用场景：
- 需要将对象的创建与使用解耦，同时需要经常扩展产品类。
- 当系统中存在多种产品类型，并且需要根据不同的条件来创建不同的产品实例时。
区别总结：
- 简单工厂模式使用一个工厂类来创建对象，容易实现，但不符合开闭原则，修改时需要调整已有的工厂代码。
- 工厂方法模式使用多个具体工厂类，每个工厂类负责创建一个产品，符合开闭原则，便于扩展，但实现较为复杂。
何时选择哪种模式：
- 如果对象创建逻辑简单且变更不频繁，可以使用简单工厂模式。
- 如果对象创建逻辑复杂且需要频繁扩展和修改，应使用工厂方法模式，以增加灵活性和扩展性。