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工厂方法模式#xff08;Factory Method Pattern#xff09;是 创建型设计模式之一#xff0c;目的是通过定义一个用于创建对象的接口#xff0c;让子类决定实例化哪个类。简而言之#xff0c;工厂方法模式通过延迟对象的创建过程到子类来…什么是工厂方法模式
工厂方法模式Factory Method Pattern是 创建型设计模式之一目的是通过定义一个用于创建对象的接口让子类决定实例化哪个类。简而言之工厂方法模式通过延迟对象的创建过程到子类来减少代码耦合使得代码更加灵活且易于扩展。
工厂方法模式的核心思想
工厂方法模式通过将对象的创建过程交给子类来实现解耦这使得代码更加灵活能够应对需求变化时的扩展。客户端不需要知道具体的类名只需要通过工厂方法获取所需的对象。它是“简单工厂模式”的扩展解决了简单工厂模式中单一工厂类引起的复杂性问题。
主要组成部分
工厂方法模式的实现通常包括以下几个关键组件
产品Product定义产品的接口所有具体的产品类都实现该接口。具体产品ConcreteProduct实现产品接口的具体类代表某种具体的产品。工厂方法Creator声明工厂方法返回一个产品对象。通常它是一个抽象类或接口。具体工厂ConcreteCreator实现工厂方法返回具体的产品对象。
工厂方法模式的代码实现
为了帮助大家理解工厂方法模式下面我们通过一个具体的例子来实现它。假设我们正在开发一个图形绘制应用支持不同类型的图形如圆形和方形。我们将通过工厂方法来创建不同的图形对象。
1. 定义产品接口
首先我们定义一个 Shape 接口所有的具体图形类如 Circle 和 Square都需要实现这个接口。
from abc import ABC, abstractmethodclass Shape(ABC):abstractmethoddef draw(self):pass2. 创建具体产品类
接下来我们创建两个具体的产品类Circle 和 Square它们分别实现 Shape 接口。
class Circle(Shape):def draw(self):print(Drawing a Circle!)class Square(Shape):def draw(self):print(Drawing a Square!)3. 定义工厂方法接口
然后我们定义一个 ShapeFactory 接口声明一个 create_shape 方法返回一个 Shape 对象。
class ShapeFactory(ABC):abstractmethoddef create_shape(self) - Shape:pass4. 创建具体工厂类
接下来我们创建两个具体工厂类CircleFactory 和 SquareFactory它们分别负责创建 Circle 和 Square 对象。
class CircleFactory(ShapeFactory):def create_shape(self) - Shape:return Circle()class SquareFactory(ShapeFactory):def create_shape(self) - Shape:return Square()5. 客户端代码
在客户端代码中我们通过工厂方法来创建图形对象而不直接实例化具体类。
def draw_shape(factory: ShapeFactory):shape factory.create_shape()shape.draw()# 客户端代码示例
circle_factory CircleFactory()
draw_shape(circle_factory)square_factory SquareFactory()
draw_shape(square_factory)输出
Drawing a Circle!
Drawing a Square!
工厂方法模式的优势
解耦对象创建和使用客户端不需要关心具体类的实现细节而是通过工厂方法获取所需对象这减少了与具体类的依赖。扩展性强新增产品类时只需要添加新的具体工厂类而不需要修改现有代码符合开闭原则。灵活性高工厂方法模式使得客户端代码对具体类的依赖最小提升了代码的灵活性和可维护性。
工厂方法模式 vs 简单工厂模式
尽管工厂方法模式和简单工厂模式看起来类似但它们在设计上有一些显著的差异 简单工厂模式一个工厂类负责创建所有类型的对象客户端通过传递参数来决定创建哪个具体类的实例。缺点是随着产品种类增加工厂类的代码会变得复杂不易维护。 工厂方法模式每个具体工厂类负责创建一种特定类型的对象。客户端不需要关心对象的创建过程只需要使用工厂方法来获取所需的对象。相比简单工厂模式工厂方法模式在产品增加时不会让工厂类变得臃肿代码更加灵活和可扩展。
适用场景
工厂方法模式适合于以下场景
产品类的创建过程复杂且希望将创建过程封装起来减少客户端与具体产品类的耦合。不希望让客户端知道产品的具体类名而是通过工厂方法获取。希望在产品种类增加时能够通过扩展工厂类来支持新的产品而不是修改现有代码。
总结
工厂方法模式是一个非常强大的设计模式它通过将对象的创建过程委托给子类工厂减少了代码的耦合性提高了系统的灵活性与可扩展性。它非常适合于产品种类不断增加且每种产品创建逻辑不同的场景。
理解并掌握工厂方法模式可以帮助开发者在面对日益复杂的系统时编写出更加灵活、可维护的代码。
