Python设计模式中的创建型工厂模式

一、什么是创建型工厂模式？

创建型工厂模式是一种常见的设计模式，它可以在不直接实例化对象的情况下，通过一个工厂函数或者方法来创建对象，隐藏了对象的创建细节，降低了耦合度，提高了代码的可维护性和可扩展性。工厂模式是一种创建型模式，它定义了一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。工厂模式可以将一个系统中的所有产品共同的处理方式，抽象成一个接口，从而降低系统的耦合度，提高了扩展性。

二、如何使用工厂模式？

在工厂模式中，我们需要定义一个工厂类，这个工厂类可以生产不同类型的对象，对象由同一个基类创建，每个对象有不同的属性，方法，实现不同的功能。下面我们来看一个简单的例子。

示例1：创建一个圆形对象和矩形对象，这两个对象都属于图形类型，但是它们具有不同的属性和方法。

class Shape:
    def draw(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        print("画一个圆形")

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        print("画一个矩形")

我们定义了一个图形基类Shape，其中包含一个抽象方法draw()。我们还定义了两个子类Circle和Rectangle，分别实现了基类中的抽象方法draw()，并分别实现了自己的画图方法。

接下来我们定义一个图形工厂类，它可以根据不同的参数生产不同类型的图形对象。

class ShapeFactory:
    def createShape(self, shapeType):
        if shapeType == "CIRCLE":
            return Circle()
        elif shapeType == "RECTANGLE":
            return Rectangle()
        else:
            return None

在工厂类中，我们定义了一个createShape()方法，它可以根据不同的参数来创建不同类型的对象。如果传入参数是"CIRCLE"，则返回一个圆形对象，如果是"RECTANGLE"，则返回一个矩形对象。

示例2：创建一个计算器对象，这个对象可以进行加、减、乘、除四种运算，每种运算有不同的实现方法。

class Calculator:
    def calculate(self, operator, a, b):
        pass

class Add(Calculator):
    def calculate(self, a, b):
        return a + b

class Subtract(Calculator):
    def calculate(self, a, b):
        return a - b

class Multiply(Calculator):
    def calculate(self, a, b):
        return a * b

class Divide(Calculator):
    def calculate(self, a, b):
        if b == 0:
            return None
        else:
            return a / b

我们定义了一个计算器基类Calculator，其中包含了一个抽象方法calculate()。我们还定义了四个子类Add、Subtract、Multiply和Divide分别表示加、减、乘、除这四种运算，每个子类实现了自己的计算方法。

接下来我们定义一个计算器工厂类，它可以根据不同的参数来创建不同类型的计算器对象。

class CalculatorFactory:
    def createCalculator(self, operator):
        if operator == "+":
            return Add()
        elif operator == "-":
            return Subtract()
        elif operator == "*":
            return Multiply()
        elif operator == "/":
            return Divide()
        else:
            return None

在工厂类中，我们定义了一个createCalculator()方法，它可以根据不同的参数来创建不同类型的计算器对象。如果传入参数是"+"，则返回一个加法计算器对象，如果是"-"，则返回一个减法计算器对象，依此类推。

三、实现效果

通过使用工厂模式，在保持系统灵活性和可扩展性的同时，也提高了代码的可维护性和可读性。在上面的两个示例中，我们分别定义了图形工厂类和计算器工厂类，这两个工厂类分别可以根据不同的参数来创建不同类型的对象，这种设计方法可以简化对象的创建过程，并且将创建过程和使用过程分离，让代码更加清晰易懂。