设计模式Python版抽象工厂模式

文章目录

前言
一、抽象工厂模式
二、抽象工厂模式示例
三、抽象工厂模式在Django框架中的应用

前言

GOF设计模式分三大类：

创建型模式：关注对象的创建过程，包括单例模式、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式和建造者模式。
结构型模式：关注类和对象之间的组合，包括适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式和代理模式。
行为型模式：关注对象之间的交互，包括职责链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式和访问者模式。

一、抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

定义：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。即将一些相关的产品组成一个"产品族"，由同一个工厂来统一生产。
解决问题：如何设计一个能够创建一系列产品对象的工厂？（每一个具体工厂可以生产属于一个产品族的所有产品）
使用场景：
- 与工厂方法模式相比，抽象工厂模式中的具体工厂不只是创建一种产品，而是负责创建一族产品。
相关术语：
- 产品等级结构：产品等级结构即产品的继承结构，例如一个抽象类是电视机，其子类有A品牌电视机、B品牌电视机、C品牌电视机等等
- 产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品。例如X工厂生产的电视机、电冰箱、空调等等
优点：
- 与工厂方法模式相比，减少了系统中类的个数。能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
- 对于增加新的产品族，抽象工厂模式很好地支持了开闭原则。
缺点：
- 对于增加新的产品等级结构，需要修改所有的工厂角色，包括抽象工厂类，在所有的工厂类中都需要增加生产新产品的方法，违背了开闭原则。

二、抽象工厂模式示例

使用抽象工厂模式来设计界面皮肤库，一种是绿色风格界面，一种是蓝色风格界面

python 复制代码

# 模块 skins.py
"""抽象产品簇"""

class Button:
    """抽象产品按钮"""

    def display(self):
        raise NotImplementedError


class TextField:
    """抽象产品文本框"""

    def display(self):
        raise NotImplementedError


class ComboBox:
    """抽象产品组合框"""

    def display(self):
        raise NotImplementedError


"""具体产品簇Spring"""

class SpringButton(Button):
    def display(self):
        print("显示绿色按钮")


class SpringTextField(TextField):
    def display(self):
        print("显示绿色文本框")


class SpringComboBox(ComboBox):
    def display(self):
        print("显示绿色组合框")


"""具体产品簇Summer"""

class SummerButton(Button):
    def display(self):
        print("显示蓝色按钮")


class SummerTextField(TextField):
    def display(self):
        print("显示蓝色文本框")


class SummerComboBox(ComboBox):
    def display(self):
        print("显示蓝色组合框")


"""抽象工厂"""

class SkinFactory:

    def create_button(self) -> Button:
        raise NotImplementedError

    def create_text_field(self) -> TextField:
        raise NotImplementedError

    def create_combo_box(self) -> ComboBox:
        raise NotImplementedError


"""具体工厂"""

class SpringSkinFactory(SkinFactory):
    def create_button(self):
        return SpringButton()

    def create_text_field(self):
        return SpringTextField()

    def create_combo_box(self):
        return SpringComboBox()


class SummerSkinFactory(SkinFactory):
    def create_button(self):
        return SummerButton()

    def create_text_field(self):
        return SummerTextField()

    def create_combo_box(self):
        return SummerComboBox()

引入配置文件config.json

json 复制代码

{
    "class_name": "SummerSkinFactory"
}

通过工具类JsonUtil读取配置文件

python 复制代码

# 模块 utils.py
from pathlib import Path
import json

class JsonUtil:
    @staticmethod
    def get_value(key: str):
        path = Path("config.json")
        contents = path.read_text(encoding="utf-8")
        conf = json.loads(contents)
        return conf.get(key, None)

客户端代码

python 复制代码

import skins
from utils import JsonUtil

class_name = JsonUtil.get_value("class_name")
klass = getattr(skins, class_name, None)
if klass:
    factory: skins.SkinFactory = klass()
    bt = factory.create_button()
    tf = factory.create_text_field()
    cb = factory.create_combo_box()
    bt.display()
    tf.display()
    cb.display()
    
    
### 输出结果
显示蓝色按钮
显示蓝色文本框
显示蓝色组合框

三、抽象工厂模式在Django框架中的应用

Django 的数据库后端系统允许你使用不同的数据库系统（如 PostgreSQL、MySQL、SQLite 等），并且可以很容易地在它们之间切换，而不需要改变你的模型代码。

python 复制代码

# Django项目的配置文件 settings.py
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.sqlite3',
        'NAME': BASE_DIR / 'db.sqlite3',
    }
}

Django 的数据库后端系统定义了一个抽象的接口，不同的数据库引擎（如 django.db.backends.postgresql, django.db.backends.mysql, django.db.backends.sqlite3 等）实现了这个接口。这些数据库引擎就是具体工厂，它们根据数据库的类型创建对应的数据库连接和操作对象。

python 复制代码

# 抽象工厂 django.db.backends.base.base
class BaseDatabaseWrapper:
    """Represent a database connection."""
    # ...
    
    
# 具体工厂 django.db.backends.mysql.base
class DatabaseWrapper(BaseDatabaseWrapper):
    vendor = "mysql"
    # ...
    
    
# 具体工厂 django.db.backends.postgresql.base
class DatabaseWrapper(BaseDatabaseWrapper):
    vendor = "postgresql"
    # ...
    
    
# 具体工厂 django.db.backends.sqlite3.base
class DatabaseWrapper(BaseDatabaseWrapper):
    vendor = "sqlite"
    # ...

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