什麼是工廠類別？工廠類別是一種創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)不同類別的物件的類別。

工廠模式可以說是軟體工程中最常用的設(shè)計(jì)模式。在本文中，我將使用一個(gè)簡單的範(fàn)例問題深入解釋簡單工廠和工廠方法設(shè)計(jì)模式。

簡單工廠模式

假設(shè)我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)支援兩種動(dòng)物（例如狗和貓）的系統(tǒng)，每個(gè)動(dòng)物類別都應(yīng)該有一個(gè)方法來發(fā)出動(dòng)物的聲音類型。現(xiàn)在，客戶希望使用該系統(tǒng)根據(jù)客戶的使用者輸入發(fā)出動(dòng)物的聲音。上述問題的基本解決方案可以寫成如下：

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Bhow Bhow!")

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Meow Meow!")

透過這個(gè)解決方案，我們的客戶將像這樣使用系統(tǒng)

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    if animal_type.lower() == 'dog':
        Dog().make_sound()
    elif animal_type.lower() == 'cat':
        Cat().make_sound()

我們的解決方案可以正常工作，但簡單工廠模式表明我們可以做得更好。為什麼？正如您在上面的客戶端程式碼中看到的，客戶端必須決定一次要呼叫哪個(gè)動(dòng)物類別。想像一下該系統(tǒng)有十種不同的動(dòng)物類別。您已經(jīng)可以看到我們的客戶使用該系統(tǒng)會(huì)遇到多大的問題。

所以這裡簡單工廠模式只是說，不要讓客戶端決定呼叫哪個(gè)類，而是讓系統(tǒng)為客戶端決定。

要使用簡單工廠模式解決問題，我們所需要做的就是創(chuàng)建一個(gè)工廠類，其中包含負(fù)責(zé)動(dòng)物物件創(chuàng)建的方法。

...
...
class AnimalFactory:
    def make_sound(self, animal_type):
        return eval(animal_type.title())().make_sound()

透過這種方法，客戶端程式碼變成：

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    AnimalFactory().make_sound(animal_type)

總之，簡單工廠模式就是建立一個(gè)代表客戶端處理物件建立的工廠類別。

工廠方法模式

回到我們的問題陳述，即有一個(gè)僅支持兩種動(dòng)物（狗和貓）的系統(tǒng)，如果這個(gè)限制被消除並且我們的系統(tǒng)願(yuàn)意支持任何類型的動(dòng)物怎麼辦？當(dāng)然，我們的系統(tǒng)無法為數(shù)百萬隻動(dòng)物提供實(shí)現(xiàn)。這就是工廠方法模式可以發(fā)揮作用的地方。

在工廠方法模式中，我們定義一個(gè)抽象類別或介面來創(chuàng)建對(duì)象，但不是由工廠負(fù)責(zé)對(duì)象的創(chuàng)建，而是將責(zé)任推遲到?jīng)Q定要實(shí)例化的類別的子類別。

工廠方法模式的關(guān)鍵組件

1. Creator：Creator 是抽象類別或介面。它聲明了工廠方法，這是創(chuàng)建物件的方法。 Creator 提供了建立產(chǎn)品的接口，但沒有指定其特定類別。

2. 具體造物主：具體造物主是造物主的子類。他們實(shí)作工廠方法，決定實(shí)例化哪個(gè)特定產(chǎn)品類別。換句話說，每個(gè)具體創(chuàng)造者都專注於創(chuàng)造特定類型的產(chǎn)品。

3. 產(chǎn)品：產(chǎn)品是另一個(gè)抽象類別或介面。它定義了工廠方法創(chuàng)建的物件的類型。這些產(chǎn)品共享一個(gè)通用的接口，但它們的具體實(shí)現(xiàn)可能有所不同。

4. 混凝土產(chǎn)品：混凝土產(chǎn)品是產(chǎn)品的子類。他們提供了產(chǎn)品的具體實(shí)現(xiàn)。每個(gè)特定產(chǎn)品對(duì)應(yīng)於工廠方法所建立的一種類型的物件。

以下是我們的系統(tǒng)程式碼使用工廠方法模式的樣子：

第 1 步：定義產(chǎn)品

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Bhow Bhow!")

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        print("Meow Meow!")

第 2 步：建立混凝土產(chǎn)品

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    if animal_type.lower() == 'dog':
        Dog().make_sound()
    elif animal_type.lower() == 'cat':
        Cat().make_sound()

第三步：定義創(chuàng)作者

...
...
class AnimalFactory:
    def make_sound(self, animal_type):
        return eval(animal_type.title())().make_sound()

第 4 步：實(shí)作具體創(chuàng)建者

## client code
if __name__ == '__main__':
    animal_type = input("Which animal should make sound Dog or Cat?")
    AnimalFactory().make_sound(animal_type)

客戶可以使用以下解決方案：

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

工廠方法模式解決方案允許客戶擴(kuò)展系統(tǒng)並在需要時(shí)提供自訂動(dòng)物實(shí)作。

工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn)

1. 解耦：將客戶端程式碼與具體類別解耦，減少依賴，增強(qiáng)程式碼穩(wěn)定性。

2. 靈活性：它帶來了很大的靈活性並使程式碼通用，而不是綁定到某個(gè)類別進(jìn)行實(shí)例化。這樣，我們就依賴介面 (Product)，而不是 ConcreteProduct 類別。

3. 可擴(kuò)充性：無需修改現(xiàn)有程式碼即可新增新的產(chǎn)品類，提倡開閉原則。

結(jié)論

工廠方法設(shè)計(jì)模式提供了一種系統(tǒng)化的方法來建立對(duì)象，同時(shí)保持程式碼的可維護(hù)性和適應(yīng)性。它在物件類型變化或演變的場景中表現(xiàn)出色。

框架、函式庫、外掛系統(tǒng)和軟體生態(tài)系統(tǒng)都受益於它的強(qiáng)大功能。它允許系統(tǒng)適應(yīng)不斷變化的需求。

但是，應(yīng)該謹(jǐn)慎使用它，考慮應(yīng)用程式的具體需求和簡單性原則。如果應(yīng)用得當(dāng)，工廠方法模式可以對(duì)軟體系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和架構(gòu)做出重大貢獻(xiàn)。

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