【Python笔记-设计模式】抽象工厂模式

一、说明

(一) 解决问题

抽象工厂是一种创建型设计模式，主要解决接口选择的问题。能够创建一系列相关的对象，而无需指定其具体类。

(二) 使用场景

系统中有多于一个的产品族，且这些产品族类的产品需实现同样的接口。

例如：有一个家具工厂，可以生产的产品有椅子、沙发、咖啡桌，各产品又分为不同的风格。

而客户需要的是相同风格的各类产品

二、结构

1. 抽象产品 （Abstract Product） 为构成系列产品的一组不同但相关的产品声明接口。
2. 具体产品 （Concrete Product） 是抽象产品的多种不同类型实现。 所有变体 （维多利亚/现代） 都必须实现相应的抽象产品 （椅子/沙发）。
3. 抽象工厂 （Abstract Factory） 接口声明了一组创建各种抽象产品的方法。
4. 具体工厂 （Concrete Factory） 实现抽象工厂的构建方法。 每个具体工厂都对应特定产品变体， 且仅创建此种产品变体。
5. 尽管具体工厂会对具体产品进行初始化， 其构建方法签名必须返回相应的抽象产品。 这样， 使用工厂类的客户端代码就不会与工厂创建的特定产品变体耦合。 客户端 （Client） 只需通过抽象接口调用工厂和产品对象， 就能与任何具体工厂/产品变体交互。

三、伪代码

__doc__ = """
抽象工厂模式

例：有一个家具工厂，可以生产的产品有椅子、沙发、咖啡桌，各产品又分为不同的风格。
"""

from abc import ABC, abstractmethod


class AbstractFactory(ABC):
    """
    抽象工厂基类
    提供创建三种家具抽象方法
    """

    @abstractmethod
    def create_chair(self):
        pass

    @abstractmethod
    def create_sofa(self):
        pass

    @abstractmethod
    def create_coffee_table(self):
        pass


class ModernFactory(AbstractFactory):
    """
    具体工厂基类
    实现创建现代风格家具的方法
    """

    def create_chair(self):
        return ModernChair()

    def create_sofa(self):
        return ModernSofa()

    def create_coffee_table(self):
        return ModernCoffeeTable()


class VictorianFactory(AbstractFactory):
    """
    具体工厂基类
    实现创建维多利亚风格家具的方法
    """

    def create_chair(self):
        return VictorianChair()

    def create_sofa(self):
        return VictorianSofa()

    def create_coffee_table(self):
        return VictorianCoffeeTable()


class AbstractProduct(ABC):
    """
    抽象产品基类
    提供使用抽象方法
    """

    @abstractmethod
    def use(self):
        pass


class ModernChair(AbstractProduct):
    """具体产品"""

    def use(self):
        print("现代风格椅子")


class ModernSofa(AbstractProduct):
    """具体产品"""

    def use(self):
        print("现代风格沙发")


class ModernCoffeeTable(AbstractProduct):
    """具体产品"""

    def use(self):
        print("现代风格咖啡桌")


class VictorianChair(AbstractProduct):
    """具体产品"""

    def use(self):
        print("维多利亚风格椅子")


class VictorianSofa(AbstractProduct):
    """具体产品"""

    def use(self):
        print("维多利亚风格沙发")


class VictorianCoffeeTable(AbstractProduct):
    """具体产品"""

    def use(self):
        print("维多利亚风格咖啡桌")


def client_code(factory):
    """客户端"""
    chair = factory.create_chair()
    sofa = factory.create_sofa()
    coffee_table = factory.create_coffee_table()

    chair.use()
    sofa.use()
    coffee_table.use()


if __name__ == '__main__':
    """
    Client: Testing client code with the first factory type:
    现代风格椅子
    现代风格沙发
    现代风格咖啡桌
    
    Client: Testing the same client code with the second factory type:
    维多利亚风格椅子
    维多利亚风格沙发
    维多利亚风格咖啡桌
    """
    print("Client: Testing client code with the first factory type:")
    factory1 = ModernFactory()
    client_code(factory1)

    print()

    print("Client: Testing the same client code with the second factory type:")
    factory2 = VictorianFactory()
    client_code(factory2)

四、优缺点

优点

• 你可以确保同一工厂生成的产品相互匹配。
• 你可以避免客户端和具体产品代码的耦合。
• 单一职责原则。 你可以将产品生成代码抽取到同一位置， 使得代码易于维护。
• 开闭原则。 向应用程序中引入新产品变体时， 你无需修改客户端代码。

缺点

• 由于采用该模式需要向应用中引入众多接口和类， 代码可能会比之前更加复杂。