了解工厂和工厂方法设计模式

什么是工厂类？工厂类是一种创建一个或多个不同类的对象的类。

工厂模式可以说是软件工程中最常用的设计模式。在本文中，我将使用一个简单的示例问题深入解释简单工厂和工厂方法设计模式。

简单工厂模式

假设我们要创建一个支持两种动物（例如狗和猫）的系统，每个动物类别都应该有一个方法来发出动物的声音类型。现在，客户希望使用该系统根据客户的用户输入发出动物的声音。上述问题的基本解决方案可以写成如下：

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Bhow Bhow!")

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Meow Meow!")

通过这个解决方案，我们的客户将像这样使用系统

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    if animal_type.lower() == 'dog':
        Dog().make_sound()
    elif animal_type.lower() == 'cat':
        Cat().make_sound()

我们的解决方案可以正常工作，但简单工厂模式表明我们可以做得更好。为什么？正如您在上面的客户端代码中看到的，客户端必须决定一次调用哪个动物类。想象一下该系统有十种不同的动物类别。您已经可以看到我们的客户使用该系统会遇到多大的问题。

所以这里简单工厂模式只是说，不要让客户端决定调用哪个类，而是让系统为客户端决定。

要使用简单工厂模式解决问题，我们所需要做的就是创建一个工厂类，其中包含负责动物对象创建的方法。

...
...
class AnimalFactory:
    def make_sound(self, animal_type):
        return eval(animal_type.title())().make_sound()

通过这种方法，客户端代码变为：

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    AnimalFactory().make_sound(animal_type)

总之，简单工厂模式就是创建一个代表客户端处理对象创建的工厂类。

工厂方法模式

回到我们的问题陈述，即有一个仅支持两种动物（狗和猫）的系统，如果这个限制被消除并且我们的系统愿意支持任何类型的动物怎么办？当然，我们的系统无法为数百万只动物提供实现。这就是工厂方法模式可以发挥作用的地方。

在工厂方法模式中，我们定义一个抽象类或接口来创建对象，但不是由工厂负责对象的创建，而是将责任推迟到决定要实例化的类的子类。

工厂方法模式的关键组件

1. Creator：Creator 是一个抽象类或接口。它声明了工厂方法，这是创建对象的方法。 Creator 提供了创建产品的接口，但没有指定其具体类。

2. 具体造物主：具体造物主是造物主的子类。他们实现工厂方法，决定实例化哪个具体产品类。换句话说，每个具体创造者都专注于创造特定类型的产品。

3. 产品：产品是另一个抽象类或接口。它定义了工厂方法创建的对象的类型。这些产品共享一个通用的接口，但它们的具体实现可能有所不同。

4. 混凝土产品：混凝土产品是产品的子类。他们提供了产品的具体实现。每个具体产品对应于工厂方法创建的一种类型的对象。

下面是我们的系统代码使用工厂方法模式的样子：

第 1 步：定义产品

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Bhow Bhow!")

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Meow Meow!")

第 2 步：创建混凝土产品

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    if animal_type.lower() == 'dog':
        Dog().make_sound()
    elif animal_type.lower() == 'cat':
        Cat().make_sound()

第三步：定义创作者

...
...
class AnimalFactory:
    def make_sound(self, animal_type):
        return eval(animal_type.title())().make_sound()

第 4 步：实施具体创建者

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    AnimalFactory().make_sound(animal_type)

客户可以使用以下解决方案：

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

工厂方法模式解决方案允许客户扩展系统并在需要时提供自定义动物实现。

工厂方法模式的优点

1. 解耦：将客户端代码与具体类解耦，减少依赖，增强代码稳定性。

2. 灵活性：它带来了很大的灵活性并使代码通用，而不是绑定到某个类进行实例化。这样，我们就依赖于接口 (Product)，而不是 ConcreteProduct 类。

3. 可扩展性：无需修改现有代码即可添加新的产品类，提倡开闭原则。

结论

工厂方法设计模式提供了一种系统的方法来创建对象，同时保持代码的可维护性和适应性。它在对象类型变化或演变的场景中表现出色。

框架、库、插件系统和软件生态系统都受益于它的强大功能。它允许系统适应不断变化的需求。

但是，应该谨慎使用它，考虑应用程序的具体需求和简单性原则。如果应用得当，工厂方法模式可以对软件系统的整体设计和架构做出重大贡献。

编码愉快！！！

以上是了解工厂和工厂方法设计模式的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！