摘要：本文會用實現(xiàn)三種工廠模式的簡單例子，所有代碼都托管在上。工廠方法模式繼承了簡單工廠模式的優(yōu)點又有所改進(jìn)，其不再通過一個工廠類來負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體創(chuàng)建工作交給相應(yīng)的子類去做，這使得工廠方法模式可以允許系統(tǒng)能夠更高效的擴(kuò)展。

工廠模式，顧名思義就是我們可以通過一個指定的“工廠”獲得需要的“產(chǎn)品”，在設(shè)計模式中主要用于抽象對象的創(chuàng)建過程，讓用戶可以指定自己想要的對象而不必關(guān)心對象的實例化過程。這樣做的好處是用戶只需通過固定的接口而不是直接去調(diào)用類的實例化方法來獲得一個對象的實例，隱藏了實例創(chuàng)建過程的復(fù)雜度，解耦了生產(chǎn)實例和使用實例的代碼，降低了維護(hù)的復(fù)雜性。
本文會用Python實現(xiàn)三種工廠模式的簡單例子，所有代碼都托管在Github上。

首先，我們先看一個簡單工廠的例子：

#coding=utf-8
class Mercedes(object):
    """梅賽德斯
    """
    def __repr__(self):
        return "Mercedes-Benz"

class BMW(object):
    """寶馬
    """
    def __repr__(self):
        return "BMW"

假設(shè)我們有兩個“產(chǎn)品”分別是Mercedes和BMW的汽車，如果沒有“工廠”來生產(chǎn)它們，我們就要在代碼中自己進(jìn)行實例化，如：

mercedes = Mercedes()
bmw = BMW()

但現(xiàn)實中，你可能會面對很多汽車產(chǎn)品，而且每個產(chǎn)品的構(gòu)造參數(shù)還不一樣，這樣在創(chuàng)建實例時會遇到麻煩。這時就可以構(gòu)造一個“簡單工廠”把所有汽車實例化的過程封裝在里面。

class SimpleCarFactory(object):
    """簡單工廠
    """
    @staticmethod
    def product_car(name):
        if name == "mb":
            return Mercedes()
        elif name == "bmw":
            return BMW()

有了SimpleCarFactory類后，就可以通過向固定的接口傳入?yún)?shù)獲得想要的對象實例，如下：

c1 = SimpleCarFactory.product_car("mb")
c2 = SimpleCarFactory.product_car("bmw")

雖然有了一個簡單的工廠，但在實際使用工廠的過程中，我們會發(fā)現(xiàn)新問題：如果我們要新增一個“產(chǎn)品”，例如Audi的汽車，我們除了新增一個Audi類外還要修改SimpleCarFactory內(nèi)的product_car方法。這樣就違背了軟件設(shè)計中的開閉原則[1]，即在擴(kuò)展新的類時，盡量不要修改原有代碼。所以我們在簡單工廠的基礎(chǔ)上把SimpleCarFactory抽象成不同的工廠，每個工廠對應(yīng)生成自己的產(chǎn)品，這就是工廠方法。

#coding=utf-8
import abc

class AbstractFactory(object):
    """抽象工廠
    """
    __metaclass__ = abc.ABCMeta

    @abc.abstractmethod
    def product_car(self):
        pass

class MercedesFactory(AbstractFactory):
    """梅賽德斯工廠
    """
    def product_car(self):
        return Mercedes()

class BMWFactory(AbstractFactory):
    """寶馬工廠
    """
    def product_car(self):
        return BMW()

我們把工廠抽象出來用abc模塊[2]實現(xiàn)了一個抽象的基類AbstractFactory，這樣就可以通過特定的工廠來獲得特定的產(chǎn)品實例了：

c1 = MercedesFactory().product_car()
c2 = BMWFactory().product_car()

每個工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品也避免了我們在新增產(chǎn)品時需要修改工廠的代碼，而只要增加相應(yīng)的工廠即可。如新增一個Audi產(chǎn)品，只需新增一個Audi類和AudiFactory類。

工廠方法雖然解決了我們“修改代碼”的問題，但如果我們要生產(chǎn)很多產(chǎn)品，就會發(fā)現(xiàn)我們同樣需要寫很多對應(yīng)的工廠類。比如如果MercedesFactory和BMWFactory不僅生產(chǎn)小汽車，還要生產(chǎn)SUV，那我們用工廠方法就要再多構(gòu)造兩個生產(chǎn)SUV的工廠類。所以為了解決這個問題，我們就要再更進(jìn)一步的抽象工廠類，讓一個工廠可以生產(chǎn)同一類的多個產(chǎn)品，這就是抽象工廠。具體實現(xiàn)如下：

#coding=utf-8
import abc

# 兩種小汽車
class Mercedes_C63(object):
    """梅賽德斯 C63
    """
    def __repr__(self):
        return "Mercedes-Benz: C63"

class BMW_M3(object):
    """寶馬 M3
    """
    def __repr__(self):
        return "BMW: M3"

#　兩種SUV
class Mercedes_G63(object):
    """梅賽德斯 G63
    """
    def __repr__(self):
        return "Mercedes-Benz: G63"

class BMW_X5(object):
    """寶馬 X5
    """
    def __repr__(self):
        return "BMW: X5"

class AbstractFactory(object):
    """抽象工廠
    可以生產(chǎn)小汽車外，還可以生產(chǎn)SUV
    """
    __metaclass__ = abc.ABCMeta

    @abc.abstractmethod
    def product_car(self):
        pass

    @abc.abstractmethod
    def product_suv(self):
        pass

class MercedesFactory(AbstractFactory):
    """梅賽德斯工廠
    """
    def product_car(self):
        return Mercedes_C63()

    def product_suv(self):
        return Mercedes_G63()

class BMWFactory(AbstractFactory):
    """寶馬工廠
    """
    def product_car(self):
        return BMW_M3()

    def product_suv(self):
        return BMW_X5()

我們讓基類AbstractFactory同時可以生產(chǎn)汽車和SUV，然后令MercedesFactory和BMWFactory繼承AbstractFactory并重寫product_car和product_suv方法即可。

c1 = MercedesFactory().product_car()
s1 = MercedesFactory().product_suv()
print(c1, s1)
s2 = BMWFactory().product_suv()
c2 = BMWFactory().product_car()
print(c2, s2)

抽象工廠模式與工廠方法模式最大的區(qū)別在于，抽象工廠中的一個工廠對象可以負(fù)責(zé)多個不同產(chǎn)品對象的創(chuàng)建 ，這樣比工廠方法模式更為簡單、有效率。

初學(xué)設(shè)計模式時會對三種工廠模式的實際應(yīng)用比較困惑，其實三種模式各有優(yōu)缺點，應(yīng)用的場景也不盡相同：

簡單工廠模式適用于需創(chuàng)建的對象較少，不會造成工廠方法中的業(yè)務(wù)邏輯太過復(fù)雜的情況下，而且用戶只關(guān)心那種類型的實例被創(chuàng)建，并不關(guān)心其初始化過程時，比如多種數(shù)據(jù)庫(MySQL/MongoDB)的實例，多種格式文件的解析器(XML/JSON)等。

工廠方法模式繼承了簡單工廠模式的優(yōu)點又有所改進(jìn)，其不再通過一個工廠類來負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，而是將具體創(chuàng)建工作交給相應(yīng)的子類去做，這使得工廠方法模式可以允許系統(tǒng)能夠更高效的擴(kuò)展。實際應(yīng)用中可以用來實現(xiàn)系統(tǒng)的日志系統(tǒng)等，比如具體的程序運行日志，網(wǎng)絡(luò)日志，數(shù)據(jù)庫日志等都可以用具體的工廠類來創(chuàng)建。

抽象工廠模式在工廠方法基礎(chǔ)上擴(kuò)展了工廠對多個產(chǎn)品創(chuàng)建的支持，更適合一些大型系統(tǒng)，比如系統(tǒng)中有多于一個的產(chǎn)品族，且這些產(chǎn)品族類的產(chǎn)品需實現(xiàn)同樣的接口，像很多軟件系統(tǒng)界面中不同主題下不同的按鈕、文本框、字體等等。

[1]維基百科
[2]Python官方文檔

2018/1/30更新：修改工廠方法的代碼示例，新增結(jié)論一節(jié)。