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0. 前言

以下是 簡單工廠模式、工廠方法模式 和 抽象工廠模式 的 Python 實現與對比，結合代碼示例和實際應用場景說明：

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1. 簡單工廠模式（Simple Factory）

核心思想：由一個工廠類根據傳入的參數，動態決定創建哪一種產品類的實例。
適用場景：對象創建邏輯簡單，且不需要頻繁擴展新產品。

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象產品
class Button(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# 具體產品
class WindowsButton(Button):def render(self):return "Windows 風格按鈕"class MacButton(Button):def render(self):return "Mac 風格按鈕"# 簡單工廠
class ButtonFactory:@staticmethoddef create_button(os_type: str) -> Button:if os_type == "windows":return WindowsButton()elif os_type == "mac":return MacButton()else:raise ValueError("未知操作系統類型")# 使用
button = ButtonFactory.create_button("windows")
print(button.render())  # 輸出: Windows 風格按鈕

特點：

• 優點：客戶端與具體產品解耦。
• 缺點：違反開閉原則（新增產品需修改工廠類）。

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2. 工廠方法模式（Factory Method）

核心思想：將對象的創建延遲到子類，每個子類負責創建一種具體產品。
適用場景：需要支持多類產品的擴展，且創建邏輯較復雜。

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象產品
class Button(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# 具體產品
class WindowsButton(Button):def render(self):return "Windows 按鈕"class MacButton(Button):def render(self):return "Mac 按鈕"# 抽象工廠
class Dialog(ABC):@abstractmethoddef create_button(self) -> Button:passdef render(self):button = self.create_button()return f"渲染 {button.render()}"# 具體工廠
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())  # 輸出: "渲染 Windows 按鈕"

特點：

• 優點：符合開閉原則（新增產品只需新增工廠子類）。
• 缺點：類數量增多（每個產品對應一個工廠）。

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3. 抽象工廠模式（Abstract Factory）

核心思想：創建一組相關或依賴的對象（產品族），而不需指定具體類。
適用場景：需要創建多個系列的產品（如跨平臺的 UI 組件）。

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象產品族
class Button(ABC):@abstractmethoddef render(self):passclass Checkbox(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# Windows 產品族
class WindowsButton(Button):def render(self):return "Windows 按鈕"class WindowsCheckbox(Checkbox):def render(self):return "Windows 復選框"# Mac 產品族
class MacButton(Button):def render(self):return "Mac 按鈕"class MacCheckbox(Checkbox):def render(self):return "Mac 復選框"# 抽象工廠
class GUIFactory(ABC):@abstractmethoddef create_button(self) -> Button:pass@abstractmethoddef create_checkbox(self) -> Checkbox:pass# 具體工廠
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())  # 輸出: "Windows 按鈕 + Windows 復選框"
client_code(MacFactory())      # 輸出: "Mac 按鈕 + Mac 復選框"

特點：

• 優點：支持產品族的擴展，保證兼容性。
• 缺點：代碼復雜度高，新增產品族需修改抽象工廠接口。

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4. 三種模式對比總結

模式	核心區別	適用場景
簡單工廠	一個工廠類創建所有產品	產品類型固定，無需擴展
工廠方法	每個產品對應一個工廠子類	需要支持單一產品的多維度擴展
抽象工廠	一個工廠創建一組相關產品（產品族）	需要保證多個產品的兼容性（如 UI）

選擇建議：

• 從簡單工廠 → 工廠方法 → 抽象工廠，靈活性遞增，但復雜度也遞增。
• 根據業務需求選擇最簡單能滿足的模式。