工厂模式之简单工厂模式

Posted 2020-11-04 嵌动初心(aaron)

简单工厂模式简介

工厂模式有一种非常形象的描述，建立对象的类就如一个工厂，而需要被建立的对象就是一个个产品；在工厂中加工产品，使用产品的人，不用在乎产品是如何生产出来的。从软件开发的角度来说，这样就有效的降低了模块之间的耦合。

简单工厂的作用是实例化对象，而不需要客户了解这个对象属于哪个具体的子类。简单工厂实例化的类具有相同的接口或者基类，在子类比较固定并不需要扩展时，可以使用简单工厂。如数据库生产工厂就是简单工厂的一个应用

• 优点：可以使用户根据参数获得对应的类实例，避免了直接实例化类，降低了耦合性；
• 缺点：可实例化的类型在编译期间已经被确定，如果增加新类 型，则需要修改工厂，不符合OCP（开闭原则）的原则。简单工厂需要知道所有要生成的类型，当子类过多或者子类层次过多时不适合使用。

面向对象的要点

• 面向对象三大特性：封装、继承、多态。
• 通过封装、继承、多态把程序耦合降低。
• 业务逻辑和界面逻辑分开。

程序设计的要点

• 程序应该做到：（1）可维护；（2）可复用；（3）可扩展；（4）灵活性好。
• 可维护：就是说代码一处更改，不能产生连锁反应，不能影响其他地方。
• 可复用：尽量减少重复性代码。
• 可扩展：如果要扩展新的功能、新的业务，则只需要增加新的类就好了，不对已有的类和逻辑产生影响。插拔式的应用。

实例分析

题目：

用任意一种面向对象语言实现一个计算器控制台程序。要求输入两个数和运算符号，得到结果。

设计有缺陷的代码

#！/usr/bin/env python
# _*_ coding utf-8 _*_
#Author: aaron

num1 = int(input(‘请输入第一个数：‘))
op =input(‘请输入运算符(+ - * /)：‘)
num2 = int(input(‘请输入第一个数：‘))

if op == ‘+‘:
    res = num1 + num2
elif op == ‘-‘:
    res = num1 - num2
elif op == ‘*‘:
    res = num1 * num2
elif op == ‘/‘:
    res = num1 / num2

print(‘运算结果为：‘,res)

 存在的问题

• 业务逻辑和界面逻辑没有分开
• 业务逻辑有漏洞（除法中num2没有做非零判断）
• 不具有扩展性（无法添加新功能，eg：加入平方运算，再加入一条“elif语句”是很糟糕的修改方式，下文详细叙述）
• 可维护性差（eg：加入平方运算时，很可能修改其他地方的源代码，有人就说了，怎么可能，不就是再加入一条“elif语句”吗？是的，反这种低级错误的概率很小，我所说的是恶意修改源代码。当然，又有人反驳了，不就是添加一种运算吗，我修改其他运算干嘛？是的，非常正确。但你想过没，如果我们这里的“if语句”不是做运算符的判断，而是做某个公司的薪资计算呢，那修改代码的程序员会不会恶意将和自己相关的地方修改了呢？这也解释了不具有扩展性的问题了）

完善后的代码

设计思路分析

1. 首先，搞清楚业务中容易发生变化的部分。在本应用中，要求计算两个数的运算结果，那么要进行什么样的运算，这就是一个容易发生变化的部分。例如，我们现在只想实现加减乘除运算，后期又想增加开根或者求余运算。那么如何应对这种需求带来的变化。在程序设计的时候就应该考虑到程序的可维护性、可扩展性、代码的可复用性、灵活性等等。
 
2. 例如现在这个运算器只有加减乘除四种运算。首先建一个Operation类，这个类是各种具体运算类（加减乘除）的父类，主要是接受用户输入的数值。该类如下：

class Operation():  
    def __init__(self,NumberA=0,NumberB=0):  
        self.NumberA = NumberA  
        self.NumberB = NumberB  
  
    def GetResult(self):  
        pass  

 3. 然后是具体的运算类：Add、Sub、Mul、Div。他们都继承了Operation类，并且重写了getResult()方法。这样就可以用多态性降低不同业务逻辑的耦合度，修改任何一种运算类都不会影响其他的运算类。具体类的代码如下：

class AddOp(Operation):  
    def GetResult(self):  
        return self.NumberB + self.NumberA  
  
class MinusOp(Operation):  
    def GetResult(self):  
        return self.NumberA - self.NumberB  
  
class MultiOp(Operation):  
    def GetResult(self):  
        return self.NumberA * self.NumberB  
  
class DivideOp(Operation):  
    def GetResult(self):  
        try:  
            return 1.0*self.NumberA / self.NumberB  
        except ZeroDivisionError:  
            raise  

 4.  那么如何让计算器知道我是要用哪一种运算呢？也就是说到底要实例化哪一个具体的运算类，Add？Sub？Mul？Div？这时就应该考虑用 一个单独的类来做这个创造具体实例的过程，这个类就是工厂类。如下：

class OperationFatory():  
    def ChooseOperation(self,op):  
        if op == ‘+‘:  
            return AddOp()  
        if op == ‘-‘:  
            return MinusOp()  
        if op == ‘*‘:  
            return MultiOp()  
        if op == ‘/‘:  
            return DivideOp()  

 5. 这样，用户只要输入运算符，工厂类就可以创建合适的实例，通过多态性，即返回给父类的方式实现运算结果。客户端代码如下：

if __name__ == ‘__main__‘:  
    ch = ‘‘  
    while not ch==‘q‘:   
        NumberA = eval(raw_input(‘Please input number1:  ‘))  
        op = str(raw_input(‘Please input the operation:  ‘))  
        NumberB = eval(raw_input(‘Please input number2:  ‘))  
        OPFactory = OperationFatory()  
        OPType = OPFactory.ChooseOperation(op)  
        OPType.NumberA = NumberA  
        OPType.NumberB = NumberB  
        print ‘The result is:‘,OPType.GetResult()  
        print ‘\n#--  input q to exit any key to continue‘  
        try:  
            ch = str(raw_input())  
        except:  
            ch = ‘‘  

 

完整版代码：

# -*-coding:UTF-8-*-  
from abc import ABCMeta,abstractmethod

class Operation():
	def __init__(self,NumberA=0,NumberB=0):
		self.NumberA = NumberA
		self.NumberB = NumberB

	def GetResult(self):
		pass

class AddOp(Operation):
	def GetResult(self):
		return self.NumberB + self.NumberA

class MinusOp(Operation):
	def GetResult(self):
		return self.NumberA - self.NumberB

class MultiOp(Operation):
	def GetResult(self):
		return self.NumberA * self.NumberB

class DivideOp(Operation):
	def GetResult(self):
		try:
			return 1.0*self.NumberA / self.NumberB
		except ZeroDivisionError:
			raise

class OperationFatory():
	def ChooseOperation(self,op):
		if op == ‘+‘:
			return AddOp()
		if op == ‘-‘:
			return MinusOp()
		if op == ‘*‘:
			return MultiOp()
		if op == ‘/‘:
			return DivideOp()

if __name__ == ‘__main__‘:
	ch = ‘‘
	while not ch==‘q‘: 
		NumberA = eval(raw_input(‘Please input number1:  ‘))
		op = str(raw_input(‘Please input the operation:  ‘))
		NumberB = eval(raw_input(‘Please input number2:  ‘))
		OPFactory = OperationFatory()
		OPType = OPFactory.ChooseOperation(op)
		OPType.NumberA = NumberA
		OPType.NumberB = NumberB
		print ‘The result is:‘,OPType.GetResult()
		print ‘\n#--  input q to exit any key to continue‘
		try:
			ch = str(raw_input())
		except:
			ch = ‘‘