本文主要論述了以下幾方面:

　　1.總論

　　2.簡(jiǎn)單工廠模式

　　3.工廠方法模式

　　4.抽象工廠模式

1.總論

　　在工廠設(shè)計(jì)模式中，客戶端可以請(qǐng)求一個(gè)對(duì)象，而無需知道這個(gè)對(duì)象來自哪里；也就是說，使用哪個(gè)類來生成這個(gè)對(duì)象。工廠背后的思想是簡(jiǎn)化對(duì)象的創(chuàng)建。與客戶端自己基于類實(shí)例化直接創(chuàng)建對(duì)象相比，基于一個(gè)中心化函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，更易于追蹤創(chuàng)建了哪些對(duì)象。通過將創(chuàng)建對(duì)象的代碼和使用對(duì)象的代碼解耦，工廠能夠降低應(yīng)用維護(hù)的復(fù)雜度。
　　工廠通常有兩種形式：一種是工廠方法（ Factory Method），它是一個(gè)方法，對(duì)不同的輸入?yún)?shù)返回不同的對(duì)象；第二種是抽象工廠，它是一組用于創(chuàng)建一系列相關(guān)事物對(duì)象的工廠方法。
　　工廠模式分類：

• 簡(jiǎn)單工廠模式

• 工廠方法

• 抽象工廠

　　這三種模式從上到下逐步抽象，并且更具一般性。 
　　三者區(qū)別：
　　　　工廠方法模式：簡(jiǎn)單工廠模式可視為工廠方法的一種特例。一個(gè)抽象產(chǎn)品類，可以派生出多個(gè)具體產(chǎn)品類。 一個(gè)抽象工廠類，可以派生出多個(gè)具體工廠類。 每個(gè)具體工廠類只能創(chuàng)建一個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例。
　　　　抽象工廠模式：多個(gè)抽象產(chǎn)品類，每個(gè)抽象產(chǎn)品類可以派生出多個(gè)具體產(chǎn)品類。 一個(gè)抽象工廠類，可以派生出多個(gè)具體工廠類。 每個(gè)具體工廠類可以創(chuàng)建多個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例。 
　　總結(jié)：
　　工廠方法模式只有一個(gè)抽象產(chǎn)品類，而抽象工廠模式有多個(gè)。 
　　工廠方法模式的具體工廠類只能創(chuàng)建一個(gè)具體產(chǎn)品類的實(shí)例，而抽象工廠模式可以創(chuàng)建多個(gè)。

2.簡(jiǎn)單工廠模式

　　建立一個(gè)一個(gè)工廠來制造新的對(duì)象。它存在的目的很簡(jiǎn)單：定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口。 

　　按照面向過程的習(xí)慣，可能直接在客戶端中根據(jù)條件來創(chuàng)建不同的具體產(chǎn)品實(shí)例；對(duì)于簡(jiǎn)單工廠模式而言，是把這部分邏輯抽象出來，放在一個(gè)工廠類中，由工廠類負(fù)責(zé)產(chǎn)生具體的對(duì)象，也就是將生產(chǎn)者和消費(fèi)者分離了。

　　簡(jiǎn)單工廠模式，通過專門定義一個(gè)類來負(fù)責(zé)創(chuàng)建具體類型的實(shí)例，要?jiǎng)?chuàng)建的實(shí)例一般繼承自同一個(gè)類；

　　結(jié)構(gòu)一般如下所示：

　　如上所示，工廠模式中的角色一般包括：

　　工廠角色：即上圖中的OperationFactory，它可以被客戶端調(diào)用，其內(nèi)部負(fù)責(zé)創(chuàng)建具體的對(duì)象；

class OperationFactory:  # 定義一個(gè)工廠,根據(jù)用戶輸入來生產(chǎn)實(shí)例對(duì)象
    operator = {}
    operator["+"] = OperationAdd()
    operator["-"] = OperationSub()
    operator["*"] = OperationMul()
    operator["/"] = OperationDiv()    def createOperation(self, ch):        if ch in self.operator:
            op = self.operator[ch]        else:
            op = OperationUndef()        return op

　　抽象產(chǎn)品類：即上圖中的抽象類Operation，它描述了所有實(shí)例公共的接口；

class Operation:  # 基類，所有操作類都從此類繼承
    def GetResult(self):        pass

　　具體產(chǎn)品類：即上圖中的OperationAdd等，實(shí)現(xiàn)抽象產(chǎn)品的接口，是工廠角色中要?jiǎng)?chuàng)建的具體實(shí)例

class OperationAdd(Operation):  # 加法類
    def GetResult(self):        return self.op1 + self.op2class OperationSub(Operation):   # 減法類
    def GetResult(self):        return self.op1 - self.op2class OperationMul(Operation):  # 乘法類
    def GetResult(self):        return self.op1 * self.op2class OperationDiv(Operation):  # 除法類
    def GetResult(self):        try:
            result = self.op1 / self.op2            return result        except ZeroDivisionError as e:            print("error:divided by zero.",e)            return 0

　　主函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

主函數(shù)

　　簡(jiǎn)單工廠優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)：

　　　　優(yōu)點(diǎn)：從上面的描述可以看出，工廠角色負(fù)責(zé)產(chǎn)生具體的實(shí)例對(duì)象，所以在工廠類中需要有必要的邏輯，通過客戶的輸入能夠得到具體創(chuàng)建的實(shí)例；所以客戶端就不需要感知具體對(duì)象是怎么產(chǎn)生的，只需要將必要的信息提供給工廠即可；

　　　　缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單工廠模式是違反“開閉原則”，即對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉；因?yàn)槿绻略鼍唧w產(chǎn)品，就需要修改工廠類的代碼；

　　下面我們從開閉原則上來分析下簡(jiǎn)單工廠模式。當(dāng)客戶不再滿足現(xiàn)有功能的時(shí)候，想要一個(gè)開方操作，只要這種操作符合抽象產(chǎn)品制定的合同，那么只要通知工廠類知道就可以被客戶使用了。所以對(duì)產(chǎn)品部分來說，它是符合開閉原則的；但是工廠部分好像不太理想，因?yàn)槊吭黾右环N操作，都要在工廠類(OperationFactory)中增加相應(yīng)的創(chuàng)建業(yè)務(wù)邏輯（方法需要新增case來判斷創(chuàng)建什么樣的操作），這顯然是違背開閉原則的?？上攵獙?duì)于新產(chǎn)品的加入，工廠類是很被動(dòng)的。對(duì)于這樣的工廠類，我們稱它為全能類 或者上帝類。 

　　我們舉的例子是最簡(jiǎn)單的情況，而在實(shí)際應(yīng)用中，很可能產(chǎn)品是一個(gè)多層次的樹狀結(jié)構(gòu)。由于簡(jiǎn)單工廠模式中只有一個(gè)工廠類來對(duì)應(yīng)這些產(chǎn)品，所以這可能會(huì)把我們的上帝累壞了，也累壞了我們這些程序員。于是工廠方法模式作為救世主出現(xiàn)了。 工廠類定義成了接口,而每新增的操作,就增加該種類型對(duì)應(yīng)工廠類的實(shí)現(xiàn),這樣工廠的設(shè)計(jì)就可以擴(kuò)展了,而不必去修改原來的代碼。

3.工廠方法模式

　　工廠方法模式：定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。工廠方法讓類把實(shí)例化推遲到了子類。

　　對(duì)于簡(jiǎn)單工廠而言，創(chuàng)建對(duì)象的邏輯判斷放在了工廠類中，客戶不感知具體的類，但是工廠類違反了開閉原則，如果要新增新的具體類，就必須修改工廠類；

　　對(duì)于工廠模式而言，是通過擴(kuò)展來新增具體類的，但是在客戶端就必須感知到具體的類了，要通過具體類的創(chuàng)建工廠來創(chuàng)建具體的實(shí)例，也就是判斷邏輯由簡(jiǎn)單工廠的工廠類挪到了客戶端中；

　　工廠模式橫向擴(kuò)展很方便；

　　結(jié)構(gòu)一般如下所示：

　　工廠方法模式組成： 
　　1)抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應(yīng)用程序無關(guān)。是具體工廠角色必須實(shí)現(xiàn)的接口或者必須繼承的父類。

抽象工廠

　　2)具體工廠角色：它含有和具體業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的代碼。由應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的具體產(chǎn)品的對(duì)象。

具體工廠

　　3)抽象產(chǎn)品角色：它是具體產(chǎn)品繼承的父類或者是實(shí)現(xiàn)的接口。

View Code

　　4)具體產(chǎn)品角色：具體工廠角色所創(chuàng)建的對(duì)象就是此角色的實(shí)例。

具體產(chǎn)品

　　主函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

主函數(shù)

　　這個(gè)和簡(jiǎn)單工廠有區(qū)別，簡(jiǎn)單工廠模式只有一個(gè)工廠，工廠方法模式對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都有相應(yīng)的工廠。

　　工廠方法模式使用繼承自抽象工廠角色的多個(gè)子類來代替簡(jiǎn)單工廠模式中的“上帝類”。正如上面所說，這樣便分擔(dān)了對(duì)象承受的壓力；而且這樣使得結(jié)構(gòu)變得靈活起來——當(dāng)有新的產(chǎn)品產(chǎn)生時(shí)，只要按照抽象產(chǎn)品角色、抽象工廠角色提供的合同來生成，那么就可以被客戶使用，而不必去修改任何已有 的代碼。可以看出工廠角色的結(jié)構(gòu)也是符合開閉原則的！ 

 　　工廠方法模式優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)：

　　　　優(yōu)點(diǎn)：1.增加一個(gè)產(chǎn)品，只需要增加產(chǎn)品類和對(duì)應(yīng)的工廠類，而不必修改總的工廠類。可以使代碼結(jié)構(gòu)清晰，有效地封裝變化。

　　　　　　　2.對(duì)調(diào)用者屏蔽具體的產(chǎn)品類。如果使用工廠模式，調(diào)用者只關(guān)心產(chǎn)品的接口就可以了，至于具體的實(shí)現(xiàn)，調(diào)用者根本無需關(guān)心。即使變更了具體的實(shí)現(xiàn)，對(duì)調(diào)用者來說沒有任何影響。

　　　　　　　3.降低耦合度。產(chǎn)品類的實(shí)例化通常來說是很復(fù)雜的，它需要依賴很多的類，而這些類對(duì)于調(diào)用者來說根本無需知道，如果使用了工廠方法，我們需要做的僅僅是實(shí)例化好產(chǎn)品類，然后交給調(diào)用者使用。對(duì)調(diào)用者來說，產(chǎn)品所依賴的類都是透明的。

　　　　缺點(diǎn)：增加新的產(chǎn)品類，會(huì)修改客戶端代碼，工廠方法只是把簡(jiǎn)單工廠的內(nèi)部邏輯判斷移到了客戶端進(jìn)行。簡(jiǎn)單對(duì)象，特別是只需要通過new就可以完成創(chuàng)建的對(duì)象，無需使用工廠模式。如果使用工廠模式，就需要引入一個(gè)工廠類，會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。

 　　可以看出工廠方法的加入，使得對(duì)象的數(shù)量成倍增長。當(dāng)產(chǎn)品種類非常多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量的與之對(duì)應(yīng)的工廠對(duì)象，這不是我們所希望的。因?yàn)槿绻荒鼙苊膺@種情 況，可以考慮使用簡(jiǎn)單工廠模式與工廠方法模式相結(jié)合的方式來減少工廠類：即對(duì)于產(chǎn)品樹上類似的種類（一般是樹的葉子中互為兄弟的）使用簡(jiǎn)單工廠模式來實(shí) 現(xiàn)。

　　工廠方法模式應(yīng)用場(chǎng)景：

• 　 當(dāng)客戶程序不需要知道要使用對(duì)象的創(chuàng)建過程。 

•      客戶程序使用的對(duì)象存在變動(dòng)的可能，或者根本就不知道使用哪一個(gè)具體的對(duì)象。

•      工廠模式是一種典型的解耦模式，迪米特法則在工廠模式中表現(xiàn)的尤為明顯。假如調(diào)用者自己組裝產(chǎn)品需要增加依賴關(guān)系時(shí)，可以考慮使用工廠模式。將會(huì)大大降低對(duì)象之間的耦合度。

•      當(dāng)需要系統(tǒng)有比較好的擴(kuò)展性時(shí)，可以考慮工廠模式，不同的產(chǎn)品用不同的實(shí)現(xiàn)工廠來組裝。

4.抽象工廠模式　　

　　抽象工廠設(shè)計(jì)模式是抽象方法的一種泛化。概括來說，一個(gè)抽象工廠是（邏輯上的）一組工廠方法，其中的每個(gè)工廠方法負(fù)責(zé)產(chǎn)生不同種類的對(duì)象。

　　可以說，抽象工廠模式和工廠方法模式的區(qū)別就在于需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象的復(fù)雜程度上。而且抽象工廠模式是三個(gè)里面最為抽象、最具一般性的。 
　　抽象工廠模式的用意為：給客戶端提供一個(gè)接口，可以創(chuàng)建多個(gè)產(chǎn)品族中的產(chǎn)品對(duì)象 ，而且使用抽象工廠模式還要滿足一下條件：

•      系統(tǒng)中有多個(gè)產(chǎn)品族，而系統(tǒng)一次只可能消費(fèi)其中一族產(chǎn)品。 

•      同屬于同一個(gè)產(chǎn)品族的產(chǎn)品以其使用。

　抽象工廠模式與工廠方法模式的區(qū)別：

　　抽象工廠模式是工廠方法模式的升級(jí)版本，他用來創(chuàng)建一組相關(guān)或者相互依賴的對(duì)象。他與工廠方法模式的區(qū)別就在于，工廠方法模式針對(duì)的是一個(gè)產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)；而抽象工廠模式則是針對(duì)的多個(gè)產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)。在編程中，通常一個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為一個(gè)接口或者抽象類，也就是說，工廠方法模式提供的所有產(chǎn)品都是衍生自同一個(gè)接口或抽象類，而抽象工廠模式所提供的產(chǎn)品則是衍生自不同的接口或抽象類。

        在抽象工廠模式中，有一個(gè)產(chǎn)品族的概念：所謂的產(chǎn)品族，是指位于不同產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)中功能相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品組成的家族。抽象工廠模式所提供的一系列產(chǎn)品就組成一個(gè)產(chǎn)品族；而工廠方法提供的一系列產(chǎn)品稱為一個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)。我們拿生產(chǎn)汽車的例子來說明他們之間的區(qū)別。

　　在上面的類圖中，兩廂車和三廂車稱為兩個(gè)不同的等級(jí)結(jié)構(gòu)；而2.0排量車和2.4排量車則稱為兩個(gè)不同的產(chǎn)品族。再具體一點(diǎn)，2.0排量?jī)蓭嚭?.4排量?jī)蓭噷儆谕粋€(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)，2.0排量三廂車和2.4排量三廂車屬于另一個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)；而2.0排量?jī)蓭嚭?.0排量三廂車屬于同一個(gè)產(chǎn)品族，2.4排量?jī)蓭嚭?.4排量三廂車屬于另一個(gè)產(chǎn)品族。

        明白了等級(jí)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品族的概念，就理解工廠方法模式和抽象工廠模式的區(qū)別了，如果工廠的產(chǎn)品全部屬于同一個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)，則屬于工廠方法模式；如果工廠的產(chǎn)品來自多個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)，則屬于抽象工廠模式。在本例中，如果一個(gè)工廠模式提供2.0排量?jī)蓭嚭?.4排量?jī)蓭嚕敲此麑儆诠S方法模式；如果一個(gè)工廠模式是提供2.4排量?jī)蓭嚭?.4排量三廂車兩個(gè)產(chǎn)品，那么這個(gè)工廠模式就是抽象工廠模式，因?yàn)樗峁┑漠a(chǎn)品是分屬兩個(gè)不同的等級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，如果一個(gè)工廠提供全部四種車型的產(chǎn)品，因?yàn)楫a(chǎn)品分屬兩個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)，他當(dāng)然也屬于抽象工廠模式了。

　　結(jié)構(gòu)一般如下所示：

　抽象工廠模式的各個(gè)角色（和工廠方法一樣）： 

•      抽象工廠角色： 這是工廠方法模式的核心，它與應(yīng)用程序無關(guān)。是具體工廠角色必須實(shí)現(xiàn)的接口或者必須繼承的父類。

抽象工廠角色

• 　 具體工廠角色：它含有和具體業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的代碼。由應(yīng)用程序調(diào)用以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的具體產(chǎn)品的對(duì)象。

具體工廠角色

•      抽象產(chǎn)品角色：它是具體產(chǎn)品繼承的父類或者是實(shí)現(xiàn)的接口。

抽象產(chǎn)品角色A

抽象產(chǎn)品角色B

•      具體產(chǎn)品角色：具體工廠角色所創(chuàng)建的對(duì)象就是此角色的實(shí)例。

具體產(chǎn)品角色A

具體產(chǎn)品角色B

　　主函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

主函數(shù)

　抽象工廠模式的優(yōu)缺點(diǎn):

　　優(yōu)點(diǎn)： 抽象工廠模式除了具有工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn)外，最主要的優(yōu)點(diǎn)就是可以在類的內(nèi)部對(duì)產(chǎn)品族進(jìn)行約束。所謂的產(chǎn)品族，一般或多或少的都存在一定的關(guān)聯(lián)，抽象工廠模式就可以在類內(nèi)部對(duì)產(chǎn)品族的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行定義和描述，而不必專門引入一個(gè)新的類來進(jìn)行管理。

　　缺點(diǎn)：產(chǎn)品族的擴(kuò)展將是一件十分費(fèi)力的事情，假如產(chǎn)品族中需要增加一個(gè)新的產(chǎn)品，則幾乎所有的工廠類都需要進(jìn)行修改。所以使用抽象工廠模式時(shí)，對(duì)產(chǎn)品等級(jí)結(jié)構(gòu)的劃分是非常重要的。

　　適用場(chǎng)景：

　　　當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象是一系列相互關(guān)聯(lián)或相互依賴的產(chǎn)品族時(shí)，便可以使用抽象工廠模式。說的更明白一點(diǎn)，就是一個(gè)繼承體系中，如果存在著多個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)（即存在著多個(gè)抽象類），并且分屬各個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)類之間存在著一定的關(guān)聯(lián)或者約束，就可以使用抽象工廠模式。假如各個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)類之間不存在關(guān)聯(lián)或約束，則使用多個(gè)獨(dú)立的工廠來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)建，則更合適一點(diǎn)。

 總結(jié)，無論是簡(jiǎn)單工廠模式，工廠方法模式，還是抽象工廠模式，他們都屬于工廠模式，在形式和特點(diǎn)上也是極為相似的，他們的最終目的都是為了解耦。在使用時(shí)，我們不必去在意這個(gè)模式到底工廠方法模式還是抽象工廠模式，因?yàn)樗麄冎g的演變常常是令人琢磨不透的。經(jīng)常你會(huì)發(fā)現(xiàn)，明明使用的工廠方法模式，當(dāng)新需求來臨，稍加修改，加入了一個(gè)新方法后，由于類中的產(chǎn)品構(gòu)成了不同等級(jí)結(jié)構(gòu)中的產(chǎn)品族，它就變成抽象工廠模式了；而對(duì)于抽象工廠模式，當(dāng)減少一個(gè)方法使的提供的產(chǎn)品不再構(gòu)成產(chǎn)品族之后，它就演變成了工廠方法模式。

       所以，在使用工廠模式時(shí)，只需要關(guān)心降低耦合度的目的是否達(dá)到了。

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