案例分析：设计模式与代码的结构特性

Posted 2020-11-24 sephiroth-w

设计模式 – 工厂模式

一、什么是工厂模式

　　工厂模式是指定义一个工厂类接口，让工厂子类来创建一系列相关或相互依赖的对象。

　　工厂模式包涵一个超类。这个超类提供一个抽象化的接口来创建一个特定类型的对象，而不是决定哪个对象可以被创建。

　　为了实现此方法，需要创建一个工厂类创建并返回。

　　当程序运行输入一个“类型”的时候，需要创建于此相应的对象。这就用到了工厂模式。在如此情形中，实现代码基于工厂模式，可以达到可扩展，可维护的代码。当增加一个新的类型，不在需要修改已存在的类，只增加能够产生新类型的子类。

　　工厂模式分为三种：

　　　　1.简单工厂模式，只适合简单的情况。

　　　　2.工厂方法模式，把简单的工厂模式抽象化了，适合更加复杂的程序设计。

　　　　3.抽象工厂模式，工厂类中只写一个抽象方法，让其他类继承并重写该方法。

二、为什么使用工厂模式

　　(1) 解耦 ：把对象的创建和使用的过程分开。

　　(2) 降低代码重复: 如果创建某个对象的过程都很复杂，需要一定的代码量，而且很多地方都要用到，那么就会有很多的重复代码。

　　(3) 降低维护成本 ：由于创建过程都由工厂统一管理，所以发生业务逻辑变化，不需要找到所有需要创建对象B的地方去逐个修正，只需要在工厂里修改即可，降低维护成本。

三、工厂模式优缺点

　　优点:1.工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节；2.够让工厂自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部；3.在系统中加入新产品时，完全符合开闭原则。

　　缺点:1.系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，会给系统带来一些额外的开销；2.增加了系统的抽象性和理解难度；3.难以支持新种类的产品。

四、案例分析

　　我们以手机工厂抽象实例作为分析对象，类图如下：

 

　　定义抽象工厂类，该抽象类有三个抽象函数，分别为make_shell，make_cpu，make_os。

 1 # ------抽象工厂------
 2 class PhoneFactory(metaclass=ABCMeta):
 3     @abstractmethod
 4     def make_shell(self):
 5         pass
 6 
 7     @abstractmethod
 8     def make_cpu(self):
 9         pass
10 
11     @abstractmethod
12     def make_os(self):
13         pass

　　定义具体工厂类，我们定义了三个工厂，分别为小米工厂，华为工厂和苹果工厂，对应不同的产品线。

 1 # ------具体工厂------
 2 class MiFactory(PhoneFactory):
 3     def make_shell(self):
 4         return BigShell()
 5 
 6     def make_os(self):
 7         return Andriod()
 8 
 9     def make_cpu(self):
10         return SnapDragonCPU()
11 
12 class HuaweiFactory(PhoneFactory):
13     def make_shell(self):
14         return SmallShell()
15 
16     def make_os(self):
17         return Andriod()
18 
19     def make_cpu(self):
20         return MediaTekCPU()
21 
22 class AppleFactory(PhoneFactory):
23     def make_shell(self):
24         return AppleShell()
25 
26     def make_os(self):
27         return ios()
28 
29     def make_cpu(self):
30         return AppleCPU()

　　定义抽象产品类，定义产品的参数。 

 1 # ------抽象产品------
 2 class PhoneShell(metaclass=ABCMeta):
 3     @abstractmethod
 4     def show_shell(self):
 5         pass
 6 
 7 class CPU(metaclass=ABCMeta):
 8     @abstractmethod
 9     def show_cpu(self):
10         pass
11 
12 class OS(metaclass=ABCMeta):
13     @abstractmethod
14     def show_os(self):
15         pass

　　定义具体产品类，我们定义了手机壳的大小款式，CPU型号选择及手机系统选择。

 1 # ------具体产品------
 2 class SmallShell(PhoneShell):
 3     def show_shell(self):
 4         print(‘小手机壳‘)
 5 
 6 class BigShell(PhoneShell):
 7     def show_shell(self):
 8         print(‘大手机壳‘)
 9 
10 class AppleShell(PhoneShell):
11     def show_shell(self):
12         print(‘苹果机壳‘)
13 
14 class SnapDragonCPU(CPU):
15     def show_cpu(self):
16         print(‘骁龙CPU‘)
17 
18 class MediaTekCPU(CPU):
19     def show_cpu(self):
20         print(‘联发科CPU‘)
21 
22 class AppleCPU(CPU):
23     def show_cpu(self):
24         print(‘苹果CPU‘)
25 
26 class Andriod(OS):
27     def show_os(self):
28         print(‘安卓系统‘)
29 
30 class IOS(OS):
31     def show_os(self):
32         print(‘iOS系统‘)

　　定义客户端

 1 # ------客户端------
 2 class Phone:
 3     def __init__(self,shell,os,cpu):
 4         self.shell=shell
 5         self.os=os
 6         self.cpu=cpu
 7 
 8     def show_info(self):
 9         print(‘手机信息‘)
10         self.cpu.show_cpu()
11         self.shell.show_shell()
12         self.os.show_os()
13 
14 def make_phone(factory):
15     cpu = factory.make_cpu()
16     os = factory.make_os()
17     shell = factory.make_shell()
18     return Phone(shell,os,cpu)

　　最后执行时只需要调用我们的make_phone客户端函数　　

1 phone = make_phone(AppleFactory())
2 phone.show_info()