【设计模式】1.简单工厂、工厂、抽象工厂模式

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0. 前言

以下是 简单工厂模式、工厂方法模式 和 抽象工厂模式 的 Python 实现与对比，结合代码示例和实际应用场景说明：

1. 简单工厂模式（Simple Factory）

核心思想：由一个工厂类根据传入的参数，动态决定创建哪一种产品类的实例。
适用场景：对象创建逻辑简单，且不需要频繁扩展新产品。

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象产品
class Button(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# 具体产品
class WindowsButton(Button):def render(self):return "Windows 风格按钮"class MacButton(Button):def render(self):return "Mac 风格按钮"# 简单工厂
class ButtonFactory:@staticmethoddef create_button(os_type: str) -> Button:if os_type == "windows":return WindowsButton()elif os_type == "mac":return MacButton()else:raise ValueError("未知操作系统类型")# 使用
button = ButtonFactory.create_button("windows")
print(button.render())  # 输出: Windows 风格按钮

特点：

优点：客户端与具体产品解耦。
缺点：违反开闭原则（新增产品需修改工厂类）。

2. 工厂方法模式（Factory Method）

核心思想：将对象的创建延迟到子类，每个子类负责创建一种具体产品。
适用场景：需要支持多类产品的扩展，且创建逻辑较复杂。

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象产品
class Button(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# 具体产品
class WindowsButton(Button):def render(self):return "Windows 按钮"class MacButton(Button):def render(self):return "Mac 按钮"# 抽象工厂
class Dialog(ABC):@abstractmethoddef create_button(self) -> Button:passdef render(self):button = self.create_button()return f"渲染 {button.render()}"# 具体工厂
class WindowsDialog(Dialog):def create_button(self) -> Button:return WindowsButton()class MacDialog(Dialog):def create_button(self) -> Button:return MacButton()# 使用
dialog = WindowsDialog()
print(dialog.render())  # 输出: "渲染 Windows 按钮"

特点：

优点：符合开闭原则（新增产品只需新增工厂子类）。
缺点：类数量增多（每个产品对应一个工厂）。

3. 抽象工厂模式（Abstract Factory）

核心思想：创建一组相关或依赖的对象（产品族），而不需指定具体类。
适用场景：需要创建多个系列的产品（如跨平台的 UI 组件）。

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象产品族
class Button(ABC):@abstractmethoddef render(self):passclass Checkbox(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# Windows 产品族
class WindowsButton(Button):def render(self):return "Windows 按钮"class WindowsCheckbox(Checkbox):def render(self):return "Windows 复选框"# Mac 产品族
class MacButton(Button):def render(self):return "Mac 按钮"class MacCheckbox(Checkbox):def render(self):return "Mac 复选框"# 抽象工厂
class GUIFactory(ABC):@abstractmethoddef create_button(self) -> Button:pass@abstractmethoddef create_checkbox(self) -> Checkbox:pass# 具体工厂
class WindowsFactory(GUIFactory):def create_button(self) -> Button:return WindowsButton()def create_checkbox(self) -> Checkbox:return WindowsCheckbox()class MacFactory(GUIFactory):def create_button(self) -> Button:return MacButton()def create_checkbox(self) -> Checkbox:return MacCheckbox()# 使用
def client_code(factory: GUIFactory):button = factory.create_button()checkbox = factory.create_checkbox()print(f"{button.render()} + {checkbox.render()}")client_code(WindowsFactory())  # 输出: "Windows 按钮 + Windows 复选框"
client_code(MacFactory())      # 输出: "Mac 按钮 + Mac 复选框"

特点：

优点：支持产品族的扩展，保证兼容性。
缺点：代码复杂度高，新增产品族需修改抽象工厂接口。

4. 三种模式对比总结

模式	核心区别	适用场景
简单工厂	一个工厂类创建所有产品	产品类型固定，无需扩展
工厂方法	每个产品对应一个工厂子类	需要支持单一产品的多维度扩展
抽象工厂	一个工厂创建一组相关产品（产品族）	需要保证多个产品的兼容性（如 UI）