一文详解“工厂方法模式”以及python语言的实现

一、什么是“工厂方法模式”——Factory_Method Pattern

概念解析：有的设计模式资料里面，可能将“工厂方法模式”与上所讲的“简单工厂模式”混为一谈，或者是将两者的概念合并，本文还是将二者分开处理的。

工厂方法模式 是对简单工厂模式的一个延伸，所以它们诞生的背景以及所解决的问题是大同小异的，本文就不再额外交代，不清楚的可以查阅另一片设计模式的文章。这样说是因为简单工厂违反了开放——封闭的原则，而此时工厂方法却可以完美的解决这个问题！那它到底是怎么解决的呢？

我们知道，工厂模式，只提供了一个工厂类，这个工厂类重定义一个创建类型的函数去创建每一种类型，如下所示：

但是“工厂方法模式”则是提供了一系列的工厂创建类，即每一种类型对应于一种工厂，但是这些工厂又遵循一个工厂接口，只不过是重新实现了接口中的创建方法，如下图所示：

二、工厂方法模式的Python代码实现

import math

#定义4个图形类，并且每一个图形都有一个可以计算面积的方法
class Circle:
    def Area(self,radius):
        return math.pow(radius,2)*math.pi

class Rectangle:
    def Area(self,longth,width):
        return 2*longth*width

class Triangle:
    def Area(self,baselong,height):
        return baselong*height/2

class Ellipse:
    def Area(self,long_a,short_b):
        return long_a*short_b*math.pi

#=================================
#定义创建对象的工厂接口，因为python中并没有接口的概念，所以，这里打算通过“类的继承”加以实现
class IFactory:  #模拟接口
    def create_shape(self):  #定义接口的方法，只提供方法的声明，不提供方法的具体实现
        pass

class CircleFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Circle':
            return Circle()

class RectangleFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Rectangle':
            return Rectangle()

class TriangleFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Triangle':
            return Triangle()

class EllipseFactory(IFactory): #模拟类型实现某一个接口，实际上是类的继承
    def create_shape(self, name):  #重写接口中的方法
        if name =='Ellipse':
            return Ellipse()


if __name__=='__main__':
    factory1=CircleFactory()
    factory2=RectangleFactory()
    factory3=TriangleFactory()
    factory4=EllipseFactory()

    circle=factory1.create_shape('Circle')
    circle_area=circle.Area(2)
    print(f'这是一个圆，它的面积是：{circle_area}')

    rectangle=factory2.create_shape('Rectangle')
    rectangle_area=rectangle.Area(2,3)
    print(f'这是一个长方形，它的面积是：{rectangle_area}')

    triangle=factory3.create_shape('Triangle')
    triangle_area=triangle.Area(2,3)
    print(f'这是一个三角形，它的面积是：{triangle_area}')

    ellipse=factory4.create_shape('Ellipse')
    ellipse_area=ellipse.Area(3,2)
    print(f'这是一个椭圆，它的面积是：{ellipse_area}')

上面的运行结果如下：

这是一个圆，它的面积是：12.566370614359172
这是一个长方形，它的面积是：12
这是一个三角形，它的面积是：3.0
这是一个椭圆，它的面积是：18.84955592153876

三、工厂方法函数的优缺点总结

优点：

（1）工厂方法模式具有简单工厂模式的优点，那就是用户不需要知道创建某一个类型的细节，即隐藏了代码的“创建逻辑”

（2）在增加一个新的图形类的时候，比如再加一个平行四边形，我不用去修改代码，只需要增加对应的平行四边形工厂就好，完全符合开放——封闭性原则！ 自己添加一个平行四边形工厂类，只要让其实现抽象的工厂接口就可以啦，即只需要自己编写拓展模块，而不用更改原来的代码。这完美的体现了多态性！

缺点：

（1）在增加新的一个类型时，也必须增加相应的新的工厂类，会带来额外的开销，会导致很多的工厂类，影响代码的简洁性。