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根据出生日期获得年龄的方法
Mar 31 Python
Python在groupby分组后提取指定位置记录方法
Apr 20 Python
python单例模式获取IP代理的方法详解
Sep 13 Python
python验证身份证信息实例代码
May 06 Python
Python pandas DataFrame操作的实现代码
Jun 21 Python
python cv2读取rtsp实时码流按时生成连续视频文件方式
Dec 25 Python
Python API len函数操作过程解析
Mar 05 Python
Python装饰器实现方法及应用场景详解
Mar 26 Python
Pandas读取csv时如何设置列名
Jun 02 Python
详解基于python的全局与局部序列比对的实现(DNA)
Oct 07 Python
用 Django 开发一个 Python Web API的方法步骤
Dec 03 Python
python计算列表元素与乘积详情
Aug 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
基于数据库的在线人数,日访问量等统计
2006/10/09 PHP
微博短链接算法php版本实现代码
2012/09/15 PHP
php 删除目录下N分钟前创建的所有文件的实现代码
2013/08/10 PHP
php中session过期时间设置及session回收机制介绍
2014/05/05 PHP
Laravel 验证码认证学习记录小结
2019/12/20 PHP
jquery 分页控件实现代码
2009/11/30 Javascript
jQuery获取CSS样式中的颜色值的问题,不同浏览器格式不同的解决办法
2013/05/13 Javascript
JQuery实现表格动态增加行并对新行添加事件
2014/07/30 Javascript
jquery地址栏链接与a标签链接匹配之特效代码总结
2015/08/24 Javascript
JavaScript 实现的 zip 压缩和解压缩工具包Zip.js使用详解
2015/12/14 Javascript
js从数组中删除指定值(不是指定位置)的元素实现代码
2016/09/13 Javascript
jQuery对table表格进行增删改查
2020/12/22 Javascript
javascript 中事件冒泡和事件捕获机制的详解
2017/09/01 Javascript
详解vue 兼容IE报错解决方案
2018/12/29 Javascript
layui 对弹窗 form表单赋值的实现方法
2019/09/04 Javascript
js点击事件的执行过程实例分析【冒泡与捕获】
2020/04/11 Javascript
vue实现点击出现操作弹出框的示例
2020/11/05 Javascript
python字典操作实例详解
2017/11/16 Python
在Python中实现shuffle给列表洗牌
2018/11/08 Python
Python时间序列处理之ARIMA模型的使用讲解
2019/04/02 Python
python控制nao机器人身体动作实例详解
2019/04/29 Python
Python使用Pandas库实现MySQL数据库的读写
2019/07/06 Python
python 输出列表元素实例(以空格/逗号为分隔符)
2019/12/25 Python
几款好用的python工具库(小结)
2020/10/20 Python
CSS3实现文字描边的2种方法(小结)
2020/02/14 HTML / CSS
导师推荐信范文
2014/05/09 职场文书
优秀乡村医生事迹材料
2014/05/28 职场文书
高中班级口号
2014/06/09 职场文书
尊老爱亲美德少年事迹材料
2014/08/14 职场文书
幼儿园端午节活动方案
2014/08/25 职场文书
关于国庆节的演讲稿
2014/09/05 职场文书
2015年“公民道德宣传日”活动方案
2015/05/06 职场文书
学校禁毒宣传活动总结
2015/05/08 职场文书
一劳永逸彻底解决pip install慢的办法
2021/05/24 Python
Python爬取用户观影数据并分析用户与电影之间的隐藏信息!
2021/06/29 Python
uniapp开发打包多端应用完整方法指南
2022/12/24 Javascript