Python設計模式:工廠方法模式講解

工廠方法模式是簡單工廠模式的進一步抽象和推廣，它不僅保持了簡單工廠模式能夠向客戶隱藏類的例項化過程這一優點，而且還通過多型性克服了工廠類過於複雜且不易於擴充套件的缺點。在工廠方法模式中，處於核心地位的工廠類不再負責所有產品的建立，而是將具體的建立工作交由子類去完成。工廠方法模式中的核心工廠類經過功能抽象之後，成為了一個抽象的工廠角色，僅負責給出具體工廠子類必須實現的介面，而不涉及哪種產品類應當被例項化這一細節。工廠方法模式的一般性結構如下圖所示，圖中為了簡化只給出了一個產品類和一個工廠類，但在實際系統中通常需要設計多個產品類和多個工廠類。

工廠方法模式的實質是將物件的建立延遲到其子類實現，即由子類根據當前情況動態決定應該例項化哪一個產品類。從上圖可以看出，工廠方法模式涉及到抽象工廠角色、具體工廠角色、抽象產品角色和具體產品角色四個參與者。

抽象工廠（Creator）角色是工廠方法模式的核心，它負責定義建立抽象產品物件的工廠方法。抽象工廠不能被外界直接呼叫，但任何在模式中用於建立產品物件的工廠類都必須實現由它所定義的工廠方法。 具體工廠（Concrete Creator）角色是工廠方法模式的對外介面，它負責實現建立具體產品物件的內部邏輯。具體工廠與應用密切相關，可以被外界直接呼叫，建立所需要的產品。 抽象產品（Product）角色是工廠方法模式所建立的所有物件的父類，它負責描述所有具體產品共有的公共介面。 具體產品（Concrete Product）角色是工廠方法模式的建立目標，所有建立的物件都是充當這一角色的某個具體類的例項。

抽象工廠角色負責宣告工廠方法（factory method），用來"生產"抽象產品，以下是抽象工廠的示例性Python程式碼：

class Creator:

""" 抽象工廠角色 """

# 建立抽象產品的工廠方法 def factoryMethod(self): pass

具體工廠角色負責建立一個具體產品的例項，並將其返回給呼叫者。具體工廠是與具體產品相關的，實現時一般常用的做法是為每個具體產品定義一個具體工廠。以下是具體工廠的示例性Python程式碼：

class ConcreteCreator(Creator):

""" 具體工廠角色 """

# 建立具體產品的工廠方法 def factoryMethod(self): product = ConcreteProduct() return product

抽象產品角色的主要目的是為所有的具體產品提供一個共同的介面，通常只需給出相應的宣告就可以了，而不用給出具體的實現。以下是抽象產品類的示例性Python程式碼：

class Product:

""" 抽象產品角色 """

# 所有產品類的公共介面 def interface(self): pass

具體產品角色充當最終的建立目標，一般來講它是抽象產品類的子類，實現了抽象產品類中定義的所有工廠方法，實際應用時通常會具有比較複雜的業務邏輯。以下是具體產品類的示例性Python程式碼：

class ConcreteProduct(Product):

""" 具體產品角色 """

# 公共介面的實現 def interface(self): print "Concrete Product Method"

在應用工廠方法模式時，通常還需要再引入一個客戶端角色，由它負責建立具體的工廠物件，然後再呼叫工廠物件中的工廠方法來建立相應的產品物件。以下是客戶端的示例性Python程式碼：

class Client:

""" 客戶端角色 """

def run(self): creator = ConcreteCreator() product = oryMethod() rface()# 主函式if (__name__ == "__main__"): client = Client() ()

在這個簡單的示意性實現裡，充當具體產品和具體工廠角色的類都只有一個，但在真正的'實際應用中，通常遇到的都是同時會有多個具體產品類的情況，此時相應地需要提供多個具體工廠類，每個具體工廠都負責生產對應的具體產品。

工廠方法模式的活動序列如下圖所示，客戶端Client首先建立ConcreteCreator物件，然後呼叫ConcreteCreator物件的工廠方法factoryMethod()，由它負責"生產"出所需要的ConcreteProduct物件。

下面我們來看一個具體案例：

如果你開一家Pizza店（PizzaStore抽象類）賣各種風味的Pizza（Pizza子類），那麼你需要根據客戶要求準備相應的Pizza（建立Pizza物件），然後烘烤、切片、包裝；

最簡單的做法就是在PizzaStore中根據客戶要求（型別判斷）建立相應的Pizza物件，然後呼叫Pizza自身（由Pizza抽象類實現）的烘烤、切片和包裝方法；

但這樣的程式碼缺乏彈性，因為你讓一個抽象類去依賴具體的物件；我們可以建立一個工廠來生產Pizza，根據傳入的不同型別值返回不同Pizza物件，即從PizzaStore中將建立物件的程式碼挪到工廠中。但這只是一個程式設計技巧，並不算模式。

在工廠方法模式中，我們在PizzaStore中定義一個抽象介面（create_pizza）作為抽象的工廠，而order_pizza是它的客戶；將Pizza物件的建立放到PizzaStore子類去解決。

現有Cheese和Clam兩款Pizza，以及NY和Chicago兩家分店，每家店的同款Pizza的口味不同——為迎合當地口味做了改進，主要差別來自不同的原材料，因此我們實現四個Pizza型別（NYStyleCheesePizza、NYStyleClamPizza、ChicagoStyleCheesePizza和ChicagoStyleClamPizza），每種使用不同的原材料組合，根據客戶所在城市和選擇款式我們建立不同的物件；根據工廠方法，我們將物件建立的程式碼放到PizzaStore子類去實現。

程式碼：

#!/usr/bin/python class Pizza: name = "" dough = "" sauce = "" toppings = [] def prepare(self): print "Preparing %s" % print " dough: %s" % h print " sauce: %s" % e print " add toppings:" for n in ings: print " %s" % n def bake(self): print "Bake for 25 minutes at 350." def cut(self): print "Cutting into diagonal slices." def box(self): print "Put into official box." def get_name(self): return class PizzaStore: def order_pizza(self, pizza_type): a = te_pizza(pizza_type) are() () () () return a def create_pizza(self, pizza_type): pass class NYStyleCheesePizza(Pizza): def __init__(self): = "NY Style Cheese Pizza" h = "NY Dough" e = "NY Sauce" nd("NY toopping A") nd("NY toopping B") class ChicagoStyleCheesePizza(Pizza): def __init__(self): = "Chicago Style Cheese Pizza" h = "Chicago Dough" e = "Chicago Sauce" nd("Chicago toopping A") def cut(self): print "Cutting into square slices." class NYStyleClamPizza(Pizza): def __init__(self): = "NY Style Clam Pizza" h = "NY Dough" e = "NY Sauce" nd("NY toopping A") nd("NY toopping B") class ChicagoStyleClamPizza(Pizza): def __init__(self): = "Chicago Style Clam Pizza" h = "Chicago Dough" e = "Chicago Sauce" nd("Chicago toopping A") def cut(self): print "Cutting into square slices." class NYPizzaStore(PizzaStore): def create_pizza(self, pizza_type): if pizza_type == "cheese": return NYStyleCheesePizza() elif pizza_type == "clam": return NYStyleClamPizza() else: return None class ChicagoPizzaStore(PizzaStore): def create_pizza(self, pizza_type): if pizza_type == "cheese": return ChicagoStyleCheesePizza() elif pizza_type == "clam": return ChicagoStyleClamPizza() else: return None if __name__ == "__main__": ny_store = NYPizzaStore() chicago_store = ChicagoPizzaStore() pizza = ny_r_pizza("cheese") print "Mike ordered a %s." % _name() print pizza = chicago_r_pizza("clam") print "John ordered a %s." % _name() print

輸出：

Preparing NY Style Cheese Pizza dough: NY Dough sauce: NY Sauce add toppings: NY toopping A NY toopping B Bake for 25 minutes at 350. Cutting into diagonal slices. Put into official box. Mike ordered a NY Style Cheese Pizza. Preparing Chicago Style Clam Pizza dough: Chicago Dough sauce: Chicago Sauce add toppings: NY toopping A NY toopping B Chicago toopping A Bake for 25 minutes at 350. Cutting into square slices. Put into official box. John ordered a Chicago Style Clam Pizza.