详解设计模式中的工厂方法模式在Python程序中的运用


Posted in Python onMarch 02, 2016

工厂方法(Factory Method)模式又称为虚拟构造器(Virtual Constructor)模式或者多态工厂(Polymorphic Factory)模式,属于类的创建型模式。在工厂方法模式中,父类负责定义创建对象的公共接口,而子类则负责生成具体的对象,这样做的目的是将类的实例化操作延迟到子类中完成,即由子类来决定究竟应该实体化哪一个类。
在简单工厂模式中,一个工厂类处于对产品类进行实例化的中心位置上,它知道每一个产品类的细节,并决定何时哪一个产品类应当被实例化。简单工厂模式的优点是能够使客户端独立于产品的创建过程,并且在系统中引入新产品时无需对客户端进行修改,缺点是当有新产品要加入到系统中时,必须对工厂类进行修改,以加入必要的处理逻辑。简单工厂模式的致命弱点就是处于核心地位的工厂类,因为一旦它无法确定要对哪个类进行实例化时,就无法使用该模式,而工厂方法模式则可以很好地避免这一问题。
考虑这样一个应用程序框架(Framework),它可以用来浏览各种格式的文档,如TXT、DOC、PDF、HTML等,设计时为了让软件的体系结构能够尽可能地通用,定义了Application和Document这两个抽象父类,客户必须通过它们的子类来处理某一具体类型的文档。例如,要想利用该框架来编写一个PDF文件浏览器,必须先定义PDFApplication和PDFDocument这两个类,它们应该分别继承于Application和Document。
Application的职责是对Document进行管理,并且在需要时创建它们,比如当用户从菜单中选择Open或者New的时候,Application就要负责创建一个Document的实例。显而易见,被实例化的特定Document子类是与具体应用相关的,因此Application无法预测哪个Document的子类将被实例化,它只知道一个新的Document何时(When)被创建,但并不知道哪种(Which)具体的Document将被创建。此时若仍坚持使用简单工厂模式会出现一个非常尴尬的局面:框架必须实例化类,但它只知道不能被实例化的抽象类。
解决的办法是使用工厂方法模式,它封装了哪一个Document子类将被创建的信息,并且能够将这些信息从框架中分离出来。如图1所示,Application的子类重新定义了Application的抽象方法createDocument(),并返回某个恰当的Document子类的实例。我们称createDocument()是一个工厂方法(factory method),因为它非常形象地描述了类的实例化过程,即负责"生产"一个对象。

详解设计模式中的工厂方法模式在Python程序中的运用

简单说来,工厂方法模式的作用就是可以根据不同的条件生成各种类的实例,这些实例通常属于多个相似的类型,并且具有共同的父类。工厂方法模式将这些实例的创建过程封装了起来,从而简化了客户程序的编写,并改善了软件体系结构的可扩展性,使得将来能够以最小的代价加入新的子类。工厂方法这一模式适合在如下场合中运用:
当无法得知必须创建的对象属于哪个类的时候,或者无法得知属于哪个类的对象将被返回的时候,但前提是这些对象都符合一定的接口标准。
当一个类希望由它的子类来决定所创建的对象的时候,其目的是使程序的可扩展性更好,在加入其他类时更具弹性。
当创建对象的职责被委托给多个帮助子类(helper subclass)中的某一个,并且希望将哪个子类是代理者这一信息局部化的时候。
需要说明的是,使用工厂方法模式创建对象并不意味着一定会让代码变得更短(实事上往往更长),并且可能需要设计更多的辅助类,但它的确可以灵活地、有弹性地创建尚未确定的对象,从而简化了客户端应用程序的逻辑结构,并提高了代码的可读性和可重用性。

拿一个动物工厂来举例说明

class Animal(object):
  def eat(self, food):
    raise NotImplementedError()

class Dog(Animal):
  def eat(self, food):
    print '狗吃', food

class Cat(Animal):
  def eat(self, food):
    print '猫吃', food

class AnimalFactory(object):
  def create_animal(self):
    raise NotImplementedError()

class DogFactory(Animal):
  def create_animal(self):
    return Dog()

class CatFactory(AnimalFactory):
  def create_animal(self):
    return Cat()

def client():
  animal_factory = DogFactory()
  animal = animal_factory.create_animal()
  animal.eat('肉骨头')

  animal_factory = CatFactory()
  animal = animal_factory.create_animal()
  animal.eat('鱼骨头')

下面是简单工厂模式的实现:

class Animal(object):
  def eat(self, food):
    raise NotImplementedError()

class Dog(Animal):
  def eat(self, food):
    print '狗吃', food

class Cat(Animal):
  def eat(self, food):
    print '猫吃', food

def create_animal(name):
  if name == 'dog':
    return Dog()
  elif name == 'cat':
    return Cat()

def client():
  animal = create_animal('dog')
  animal.eat('肉骨头')
  animal = create_animal('cat')
  animal.eat('鱼骨头')

看起来工厂方法模式要复杂很多啊,也没觉得比简单工厂模式有什么好处,为什么还要用工厂方法模式呢? 简单工厂模式的优点很明显,工厂函数封装了逻辑判断,客户端使用负担要小很多。相应的问题也很明显,要增加新的产品类型,就需要修改工厂函数,这违背了开闭原则。 但是工厂方法模式似乎绕了一圈又回到原始时代了,下面写不就行了吗,何必外面套一层Factory:

class Animal(object):
  def eat(self, food):
    raise NotImplementedError()

class Dog(Animal):
  def eat(self, food):
    print '狗吃', food

class Cat(Animal):
  def eat(self, food):
    print '猫吃', food
def client():
  dog = Dog()
  dog.eat('肉骨头')

  cat = Cat()
  cat.eat('鱼骨头')

工厂方法模式,对于需要做强类型检查的语言比如Java、C++等在组织代码时是有好处的。对于Python这种动态语言来说,感觉体现不出太多价值,或许我还没有理解工厂方法模式的真谛。

Python 相关文章推荐
python获取本地计算机名字的方法
Apr 29 Python
一个基于flask的web应用诞生 使用模板引擎和表单插件(2)
Apr 11 Python
python实现内存监控系统
Mar 07 Python
flask中的wtforms使用方法
Jul 21 Python
python实现kmp算法的实例代码
Apr 03 Python
python基础梳理(一)(推荐)
Apr 06 Python
在python下使用tensorflow判断是否存在文件夹的实例
Jun 10 Python
numpy数组广播的机制
Jul 12 Python
关于Python形参打包与解包小技巧分享
Aug 24 Python
深入学习python多线程与GIL
Aug 26 Python
python自动提取文本中的时间(包含中文日期)
Aug 31 Python
Python还能这么玩之只用30行代码从excel提取个人值班表
Jun 05 Python
探究python中open函数的使用
Mar 01 #Python
Saltstack快速入门简单汇总
Mar 01 #Python
通过Python使用saltstack生成服务器资产清单
Mar 01 #Python
Python解析json文件相关知识学习
Mar 01 #Python
使用简单工厂模式来进行Python的设计模式编程
Mar 01 #Python
Python文件处理
Feb 29 #Python
python 默认参数问题的陷阱
Feb 29 #Python
You might like
Zend Studio去除编辑器的语法警告设置方法
2012/10/24 PHP
php+laravel依赖注入知识点总结
2019/11/04 PHP
js类 from qq
2006/11/13 Javascript
jquery 必填项判断表单是否为空的方法
2008/09/14 Javascript
Javascript 日期对象Date扩展方法
2009/05/30 Javascript
关于jQuery中的end()使用方法
2011/07/10 Javascript
jQuery表格排序组件-tablesorter使用示例
2014/05/26 Javascript
全屏js头像上传插件源码高清版
2016/03/29 Javascript
搞定immutable.js详细说明
2016/05/02 Javascript
模仿password输入框的实现代码
2016/06/07 Javascript
JS键盘版计算器的制作方法
2016/12/03 Javascript
基于jQuery实现手风琴菜单、层级菜单、置顶菜单、无缝滚动效果
2017/07/20 jQuery
Thinkphp5微信小程序获取用户信息接口的实例详解
2017/09/26 Javascript
jQuery ajax调用webservice注意事项
2017/10/08 jQuery
vue监听对象及对象属性问题
2018/08/20 Javascript
vue-cli3搭建项目的详细步骤
2018/12/05 Javascript
vue 虚拟DOM的原理
2020/10/03 Javascript
[00:34]TI7不朽珍藏III——纯金地穴编织者饰品展示
2017/07/15 DOTA
[01:01:29]2018DOTA2亚洲邀请赛 4.4 淘汰赛 VP vs Liquid 第一场
2018/04/05 DOTA
详解Python 数据库 (sqlite3)应用
2016/12/07 Python
widows下安装pycurl并利用pycurl请求https地址的方法
2018/10/15 Python
Python 继承,重写,super()调用父类方法操作示例
2019/09/29 Python
高级护理实习生自荐信
2013/09/28 职场文书
采购主管岗位职责
2014/02/01 职场文书
乡镇信息公开实施方案
2014/03/23 职场文书
私人会所最新创业计划书范文
2014/03/24 职场文书
英语求职信范文
2014/05/23 职场文书
离婚律师函范本
2015/05/27 职场文书
杨善洲电影观后感
2015/06/04 职场文书
学习委员竞选稿
2015/11/20 职场文书
通知怎么写?
2019/04/17 职场文书
php 防护xss,PHP的防御XSS注入的终极解决方案
2021/04/01 PHP
html5中sharedWorker实现多页面通信的示例代码
2021/05/07 Javascript
Javascript 解构赋值详情
2021/11/17 Javascript
Python语言内置数据类型
2022/02/24 Python
教你部署vue项目到docker
2022/04/05 Vue.js