设计模式笔记 – 工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式术语创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

介绍

• 意图： 定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
• 主要解决： 主要解决接口选择的问题。
• 何时使用： 我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
• 如何解决： 让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。
• 关键代码： 创建过程在其子类执行。
• 优点： 1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。 2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。 3、屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。
• 缺点： 每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。
• 应用实例： 1、您需要一辆汽车，可以直接从工厂里面提货，而不用去管这辆汽车是怎么做出来的，以及这个汽车里面的具体实现。 2、Hibernate 换数据库只需换方言和驱动就可以。
• 使用场景： 1、日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。 2、数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。 3、设计一个连接服务器的框架，需要三个协议，"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口。
• 注意事项： 作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

示例

我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。

FactoryPatternDemo，我们的演示类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。

Java 实现

创建接口

public interface Shape {
    void draw();
}

创建实现接口的实体类

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Rectangle::draw()");
    }
}

public class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Square::draw()");
    }
}

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Circle::draw()");
    }
}

创建工厂

public class ShapeFactory {
    public Shape getShape(String shapeType) {
        if (shapeType == null) {
            return null;
        }
        if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
            return new Circle();
        } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")) {
            return new Rectangle();
        } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")) {
            return new Square();
        }
        return null;
    }
}

使用工厂

public class FactoryPartternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

        Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
        shape1.draw();

        Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
        shape2.draw();

        Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
        shape3.draw();
    }
}

Python 实现

import abc

class Shape(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def draw(self): ...

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        print("Rectangle::draw()")

class Square(Shape):
    def draw(self):
        print("Square::draw()")

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        print("Circle::draw()")

class ShapeFactory(object):
    def get_shape(self, shape_type: str) -> Shape:
        if shape_type == "CIRCLE":
            return Circle()
        if shape_type == "RECTANGLE":
            return Rectangle()
        if shape_type == "SQUARE":
            return Square()
        return None

if __name__ == "__main__":
    shape_factory = ShapeFactory()
    shape1 = shape_factory.get_shape("CIRCLE")
    shape1.draw()

    shape2 = shape_factory.get_shape("RECTANGLE")
    shape2.draw()

    shape3 = shape_factory.get_shape("SQUARE")
    shape3.draw()