Python设计模式 - 简单工厂模式

定义

简单工厂模式是一种创建型设计模式,它通过一个工厂类来创建对象,而不是通过客户端直接实例化对象。

结构

工厂类(Factory):负责创建对象的实例。工厂类通常包含一个方法,根据输入参数的不同创建并返回不同的对象

产品类(Product):工厂类创建的对象接口或抽象类,所有具体产品类需要实现或继承这个接口或抽象类。

具体产品类(ConcreteProduct):实现了产品接口的具体类。

应用场景

  1. 多种产品对象的创建:当系统需要创建多种类型的对象(不宜过多),而且这些对象有着相似的结构或接口时,可以使用简单工厂模式来集中管理对象的创建逻辑。这有助于提高代码的可维护性和扩展性。例如,不同类型的图形对象、不同类型的报表生成器等。
  2. 避免直接实例化复杂对象:当对象的创建过程较为复杂,涉及多种初始化步骤时,可以使用简单工厂模式,将这些初始化步骤封装在工厂类中,简化客户端代码。例如,不同类型的数据库连接、复杂的对象初始化流程等。

优缺点

优点:

  1. 简化客户端代码:客户端代码不需要了解具体产品类的创建细节,只需调用工厂类的创建方法即可获得所需的对象。这减少了客户端代码的复杂性,使其更容易维护和理解。
  2. 集中管理对象的创建:对象的创建逻辑集中在工厂类中,便于统一管理和控制。这有助于在一个地方进行修改和调整,从而避免在多个地方重复修改代码,提高了代码的可维护性。
  3. 便于扩展:当需要增加新产品类时,只需在工厂类中添加相应的创建逻辑,客户端代码无需修改。这使得系统在一定程度上具有较好的扩展性。

缺点:

  1. 违背开闭原则:每当需要添加新的产品类型时,都必须修改工厂类以添加新的创建逻辑。这违反了开闭原则,增加了维护成本。
  2. 违背单一职责原则:工厂类不仅负责创建对象,还承担了对象的选择逻辑,可能会导致工厂类变得复杂,难以维护。
  3. 不可避免的条件判断:工厂类中通常会包含大量的条件判断语句(如if-else或switch-case),用于确定需要创建哪种类型的对象。这些条件判断语句会随着产品种类的增加而变得冗长且复杂。

代码示例

python 复制代码
from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def draw(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        return "Drawing a Circle"

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        return "Drawing a Rectangle"

class ShapeFactory:
    @staticmethod
    def create_shape(shape_type):
        if shape_type == "CIRCLE":
            return Circle()
        elif shape_type == "RECTANGLE":
            return Rectangle()
        else:
            raise ValueError("Unknown shape type")

if __name__ == "__main__":
    # 使用工厂类创建对象
    shape = ShapeFactory.create_shape("CIRCLE")
    print(shape.draw())  # 输出: Drawing a Circle

    shape = ShapeFactory.create_shape("RECTANGLE")
    print(shape.draw())  # 输出: Drawing a Rectangle

参考

《设计模式的艺术》

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