Python設(shè)計(jì)模式:工廠方法模式講解

　　工廠方法模式是簡(jiǎn)單工廠模式的進(jìn)一步抽象和推廣，它不僅保持了簡(jiǎn)單工廠模式能夠向客戶隱藏類的實(shí)例化過(guò)程這一優(yōu)點(diǎn)，而且還通過(guò)多態(tài)性克服了工廠類過(guò)于復(fù)雜且不易于擴(kuò)展的缺點(diǎn)。在工廠方法模式中，處于核心地位的工廠類不再負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體的創(chuàng)建工作交由子類去完成。工廠方法模式中的核心工廠類經(jīng)過(guò)功能抽象之后，成為了一個(gè)抽象的工廠角色，僅負(fù)責(zé)給出具體工廠子類必須實(shí)現(xiàn)的接口，而不涉及哪種產(chǎn)品類應(yīng)當(dāng)被實(shí)例化這一細(xì)節(jié)。工廠方法模式的一般性結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖中為了簡(jiǎn)化只給出了一個(gè)產(chǎn)品類和一個(gè)工廠類，但在實(shí)際系統(tǒng)中通常需要設(shè)計(jì)多個(gè)產(chǎn)品類和多個(gè)工廠類。

　　工廠方法模式的實(shí)質(zhì)是將對(duì)象的創(chuàng)建延遲到其子類實(shí)現(xiàn)，即由子類根據(jù)當(dāng)前情況動(dòng)態(tài)決定應(yīng)該實(shí)例化哪一個(gè)產(chǎn)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(chǎn)品角色和具體產(chǎn)品角色四個(gè)參與者。

　　抽象工廠（Creator）角色是工廠方法模式的核心，它負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建抽象產(chǎn)品對(duì)象的工廠方法。抽象工廠不能被外界直接調(diào)用，但任何在模式中用于創(chuàng)建產(chǎn)品對(duì)象的工廠類都必須實(shí)現(xiàn)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(duì)外接口，它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建具體產(chǎn)品對(duì)象的內(nèi)部邏輯。具體工廠與應(yīng)用密切相關(guān)，可以被外界直接調(diào)用，創(chuàng)建所需要的產(chǎn)品。  抽象產(chǎn)品（Product）角色是工廠方法模式所創(chuàng)建的所有對(duì)象的父類，它負(fù)責(zé)描述所有具體產(chǎn)品共有的公共接口。  具體產(chǎn)品（Concrete Product）角色是工廠方法模式的創(chuàng)建目標(biāo)，所有創(chuàng)建的對(duì)象都是充當(dāng)這一角色的某個(gè)具體類的實(shí)例。

　　抽象工廠角色負(fù)責(zé)聲明工廠方法（factory method），用來(lái)"生產(chǎn)"抽象產(chǎn)品，以下是抽象工廠的示例性Python代碼：

　　creator.py

　　class Creator:

　　""" 抽象工廠角色 """

　　# 創(chuàng)建抽象產(chǎn)品的工廠方法 def factoryMethod(self): pass

　　具體工廠角色負(fù)責(zé)創(chuàng)建一個(gè)具體產(chǎn)品的實(shí)例，并將其返回給調(diào)用者。具體工廠是與具體產(chǎn)品相關(guān)的，實(shí)現(xiàn)時(shí)一般常用的做法是為每個(gè)具體產(chǎn)品定義一個(gè)具體工廠。以下是具體工廠的示例性Python代碼：

　　concretecreator.py

　　class ConcreteCreator(Creator):

　　""" 具體工廠角色 """

　　# 創(chuàng)建具體產(chǎn)品的工廠方法 def factoryMethod(self): product = ConcreteProduct() return product

　　抽象產(chǎn)品角色的主要目的是為所有的具體產(chǎn)品提供一個(gè)共同的接口，通常只需給出相應(yīng)的聲明就可以了，而不用給出具體的實(shí)現(xiàn)。以下是抽象產(chǎn)品類的示例性Python代碼：

　　product.py

　　class Product:

　　""" 抽象產(chǎn)品角色 """

　　# 所有產(chǎn)品類的公共接口 def interface(self): pass

　　具體產(chǎn)品角色充當(dāng)最終的創(chuàng)建目標(biāo)，一般來(lái)講它是抽象產(chǎn)品類的子類，實(shí)現(xiàn)了抽象產(chǎn)品類中定義的所有工廠方法，實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常會(huì)具有比較復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯。以下是具體產(chǎn)品類的示例性Python代碼：

　　concreteproduct.py

　　class ConcreteProduct(Product):

　　""" 具體產(chǎn)品角色 """

　　# 公共接口的實(shí)現(xiàn) def interface(self): print "Concrete Product Method"

　　在應(yīng)用工廠方法模式時(shí)，通常還需要再引入一個(gè)客戶端角色，由它負(fù)責(zé)創(chuàng)建具體的工廠對(duì)象，然后再調(diào)用工廠對(duì)象中的工廠方法來(lái)創(chuàng)建相應(yīng)的產(chǎn)品對(duì)象。以下是客戶端的示例性Python代碼：

　　client.py

　　class Client:

　　""" 客戶端角色 """

　　def run(self): creator = ConcreteCreator() product = creator.factoryMethod() product.interface()# 主函數(shù)if (__name__ == "__main__"): client = Client() client.run()

　　在這個(gè)簡(jiǎn)單的示意性實(shí)現(xiàn)里，充當(dāng)具體產(chǎn)品和具體工廠角色的類都只有一個(gè)，但在真正的實(shí)際應(yīng)用中，通常遇到的都是同時(shí)會(huì)有多個(gè)具體產(chǎn)品類的情況，此時(shí)相應(yīng)地需要提供多個(gè)具體工廠類，每個(gè)具體工廠都負(fù)責(zé)生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的具體產(chǎn)品。

　　工廠方法模式的活動(dòng)序列如下圖所示，客戶端Client首先創(chuàng)建ConcreteCreator對(duì)象，然后調(diào)用ConcreteCreator對(duì)象的工廠方法factoryMethod()，由它負(fù)責(zé)"生產(chǎn)"出所需要的ConcreteProduct對(duì)象。

　　下面我們來(lái)看一個(gè)具體案例：

　　如果你開(kāi)一家Pizza店（PizzaStore抽象類）賣各種風(fēng)味的Pizza（Pizza子類），那么你需要根據(jù)客戶要求準(zhǔn)備相應(yīng)的Pizza（創(chuàng)建Pizza對(duì)象），然后烘烤、切片、包裝；

　　最簡(jiǎn)單的做法就是在PizzaStore中根據(jù)客戶要求（類型判斷）創(chuàng)建相應(yīng)的Pizza對(duì)象，然后調(diào)用Pizza自身（由Pizza抽象類實(shí)現(xiàn)）的烘烤、切片和包裝方法；

　　但這樣的代碼缺乏彈性，因?yàn)槟阕屢粋�(gè)抽象類去依賴具體的對(duì)象；我們可以創(chuàng)建一個(gè)工廠來(lái)生產(chǎn)Pizza，根據(jù)傳入的不同類型值返回不同Pizza對(duì)象，即從PizzaStore中將創(chuàng)建對(duì)象的代碼挪到工廠中。但這只是一個(gè)編程技巧，并不算模式。

　　在工廠方法模式中，我們?cè)赑izzaStore中定義一個(gè)抽象接口（create_pizza）作為抽象的工廠，而order_pizza是它的客戶；將Pizza對(duì)象的創(chuàng)建放到PizzaStore子類去解決。

　　現(xiàn)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(dāng)?shù)乜谖蹲隽烁倪M(jìn)，主要差別來(lái)自不同的原材料，因此我們實(shí)現(xiàn)四個(gè)Pizza類型（NYStyleCheesePizza、NYStyleClamPizza、ChicagoStyleCheesePizza和ChicagoStyleClamPizza），每種使用不同的原材料組合，根據(jù)客戶所在城市和選擇款式我們創(chuàng)建不同的對(duì)象；根據(jù)工廠方法，我們將對(duì)象創(chuàng)建的代碼放到PizzaStore子類去實(shí)現(xiàn)。

　　代碼：

　　#!/usr/bin/python class Pizza:  name = ""  dough = ""  sauce = ""  toppings = []   def prepare(self):   print "Preparing %s" % self.name   print " dough: %s" % self.dough   print " sauce: %s" % self.sauce   print " add toppings:"   for n in self.toppings:    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 self.name   class PizzaStore:  def order_pizza(self, pizza_type):   self.pizza = self.create_pizza(pizza_type)   self.pizza.prepare()   self.pizza.bake()   self.pizza.cut()   self.pizza.box()   return self.pizza   def create_pizza(self, pizza_type):   pass   class NYStyleCheesePizza(Pizza):  def __init__(self):   self.name = "NY Style Cheese Pizza"   self.dough = "NY Dough"   self.sauce = "NY Sauce"   self.toppings.append("NY toopping A")   self.toppings.append("NY toopping B")   class ChicagoStyleCheesePizza(Pizza):  def __init__(self):   self.name = "Chicago Style Cheese Pizza"   self.dough = "Chicago Dough"   self.sauce = "Chicago Sauce"   sefl.toppings.append("Chicago toopping A")   def cut(self):   print "Cutting into square slices."   class NYStyleClamPizza(Pizza):  def __init__(self):   self.name = "NY Style Clam Pizza"   self.dough = "NY Dough"   self.sauce = "NY Sauce"   self.toppings.append("NY toopping A")   self.toppings.append("NY toopping B")   class ChicagoStyleClamPizza(Pizza):  def __init__(self):   self.name = "Chicago Style Clam Pizza"   self.dough = "Chicago Dough"   self.sauce = "Chicago Sauce"   self.toppings.append("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_store.order_pizza("cheese")  print "Mike ordered a %s." % pizza.get_name()  print   pizza = chicago_store.order_pizza("clam")  print "John ordered a %s." % pizza.get_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.

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