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Python設(shè)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(jìn)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實例化過程這一優(yōu)點，而且還通過多態(tài)性克服了工廠類過于復(fù)雜且不易于擴展的缺點。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)過功能抽象之后，成為了一個抽象的工廠角色，僅負(fù)責(zé)給出具體工廠子類必須實現(xiàn)的接口，而不涉及哪種產(chǎn)品類應(yīng)當(dāng)被實例化這一細(xì)節(jié)。工廠方法模式的一般性結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖中為了簡化只給出了一個產(chǎn)品類和一個工廠類，但在實際系統(tǒng)中通常需要設(shè)計多個產(chǎn)品類和多個工廠類。
工廠方法模式的實質(zhì)是將對象的創(chuàng)建延遲到其子類實現(xiàn)，即由子類根據(jù)當(dāng)前情況動態(tài)決定應(yīng)該實例化哪一個產(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)品對象的工廠類都必須實現(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外接口，它負(fù)責(zé)實現(xiàn)創(chuàng)建具體產(chǎn)品對象的內(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)建的對象都是充當(dāng)這一角色的某個具體類的實例。
抽象工廠角色負(fù)責(zé)聲明工廠方法（factory method），用來"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)建一個具體產(chǎn)品的實例，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，實現(xiàn)時一般常用的做法是為每個具體產(chǎn)品定義一個具體工廠。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)，一般來講它是抽象產(chǎn)品類的子類，實現(xiàn)了抽象產(chǎn)品類中定義的所有工廠方法，實際應(yīng)用時通常會具有比較復(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 """
# 公共接口的實現(xiàn) def interface(self): print "Concrete Product Method"
在應(yīng)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(fù)責(zé)創(chuàng)建具體的工廠對象，然后再調(diào)用工廠對象中的工廠方法來創(chuàng)建相應(yīng)的產(chǎn)品對象。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()
在這個簡單的示意性實現(xiàn)里，充當(dāng)具體產(chǎn)品和具體工廠角色的類都只有一個，但在真正的實際應(yīng)用中，通常遇到的都是同時會有多個具體產(chǎn)品類的情況，此時相應(yīng)地需要提供多個具體工廠類，每個具體工廠都負(fù)責(zé)生產(chǎn)對應(yīng)的具體產(chǎn)品。
工廠方法模式的活動序列如下圖所示，客戶端Client首先創(chuàng)建ConcreteCreator對象，然后調(diào)用ConcreteCreator對象的工廠方法factoryMethod()，由它負(fù)責(zé)"生產(chǎn)"出所需要的ConcreteProduct對象。
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(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對象），然后烘烤、切片、包裝；
最簡單的做法就是在PizzaStore中根據(jù)客戶要求（類型判斷）創(chuàng)建相應(yīng)的Pizza對象，然后調(diào)用Pizza自身（由Pizza抽象類實現(xiàn)）的烘烤、切片和包裝方法；
但這樣的代碼缺乏彈性，因為你讓一個抽象類去依賴具體的對象；我們可以創(chuàng)建一個工廠來生產(chǎn)Pizza，根據(jù)傳入的不同類型值返回不同Pizza對象，即從PizzaStore中將創(chuàng)建對象的代碼挪到工廠中。但這只是一個編程技巧，并不算模式。
在工廠方法模式中，我們在PizzaStore中定義一個抽象接口（create_pizza）作為抽象的工廠，而order_pizza是它的客戶；將Pizza對象的創(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)，主要差別來自不同的原材料，因此我們實現(xiàn)四個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)建不同的對象；根據(jù)工廠方法，我們將對象創(chuàng)建的代碼放到PizzaStore子類去實現(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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