創建型模式---工廠模式

工廠模式

在工廠設計模式中，客戶端可以請求一個對象，而無需要知道這個對象來自哪里，也就是使用哪個類來生成這個對象。工廠背后的思想是簡化對象的創建。與客戶端自己基于類實例化直接創建對象相比，基于一個中心化函數來實現，更易于追蹤創建了那些對象。

工廠通常有兩種形式：一種是工廠方法，它是一個方法（函數），對不同的輸入參數返回不同的對象；第二種是抽象工廠，它是一組用于創建一系列相關事物對象的工廠方法。

工廠方法

在工廠方法模式中，我們執行單個函數，傳入一個參數(提供信息表明我們想要什么)，但不要求直到任何關于對象如何實現以及對象來自哪里的細節。
現實生活中的例子：塑料玩具制造制造塑料玩具的壓塑粉都是一樣的，但是使用不同塑料模具就能產出不同的外形。比如有一個工廠方法，輸入是目標外形的名稱，輸出則是要求的塑料外形。
軟件中的例子：Django框架使用工廠方法模式來創建表單字段。Django的forms模塊支持不同種類字段(CharField,EmailField)的創建和制定(max_length,required)。

應用案例：
如果因為應用創建對象的代碼分布在多個不同的地方，而不是僅在一個函數/方法中，你發現沒法跟蹤這些對象，那么應該考慮使用工廠方法模式。工廠方法集中地在一個地方創建對象，使對象跟蹤變得更容易。

案例實現

以下例子將關注兩種流行的人類可讀文件格式：XML和JSON。
在當前這個問題中，我們有一些輸入數據存儲在一個XML文件和JSON文件中，要對這兩個文件進行解析，獲取一些信息。同時，希望對這些(以及將來涉及的的所有)外部服務進行集中式的客戶端連接。我們使用工廠方法來解決這個問題。

#數據來源：
json文件：http://opensource.adobe.com/Spry/samples/data_region/JSONDataSetSample.html#Example4
xml文件：https://en.wikipedia.org/wiki/JSON#XML

import xml.etree.ElementTree as etree
import json#類JSONConnector解析JSON文件，通過parsed_data()方法以一個字典dict的形式返回數據
class JSONConnector:def __init__(self,filepath):self.data = {}with open(filepath,mode='r',encoding='utf-8') as f:self.data = json.load(f)@propertydef parsed_data(self):return self.data#類XMLConnector解析XML文件，通過parsed_data()方法以xml.etree.Element列表的形式返回所有數據。
class XMLConnector:def __init__(self,filepath):self.tree = etree.parse(filepath)@propertydef parsed_data(self):return self.tree#工廠方法connect_factory，基于輸入路徑的擴展名返回一個JSONConnector或XMLConnector的實例
def connect_factory(filepath):if filepath.endswith('json'):connector = JSONConnectorelif filepath.endswith('xml'):connector = XMLConnectorelse:raise ValueError('Cannot connect to {}'.format(filepath))return connector(filepath)#函數connnect_to對工廠方法進行包裝，添加了異常處理
def connect_to(filepath):factory = Nonetry:factory = connect_factory(filepath)except ValueError as e:print(e)return factorydef main():sqlite_factory = connect_to('person.sq3')print()xml_factory = connect_to('test2.xml')xml_data = xml_factory.parsed_dataliars = xml_data.findall(".//{}[{}='{}']".format('person','lastName','Liar'))for liar in liars:print('first name:{}'.format(liar.find('firstName').text))print('last name:{}'.format(liar.find('lastName').text))[print('phone number ({}):'.format(p.text)) for p in liar.find('phoneNumber')]#待完善XML模式匹配語法print()json_factory = connect_to('test1.json')json_data = json_factory.parsed_dataprint('found:{} donuts'.format(len(json_data)))for donut in json_data:print('name:{}'.format(donut['name']))print('price:${}'.format(donut['ppu']))[print('topping:{}{}'.format(t['id'],t['type'])) for t in donut['topping']]if __name__ == '__main__':main()

抽象工廠

抽象工廠設計模式是抽象方法的一種泛化。概括來說，一個抽象工廠是(邏輯上的)一組工廠方法，其中每個工廠方法負責產生不同種類的對象。
現實生活中的例子：汽車制造業應用了抽象工廠的思想。沖壓不同汽車模型的部件(車門、儀表盤、車篷以及擋泥板的等)所使用的的機件是相同的。機件組裝起來的模型隨時可配置，且易于改變。
軟件中的例子：程序包django_factory是一個用于在測試中創建Django模型的抽象工廠實現，可用來為支持測試專有屬性的模型創建實例。這能讓測試代碼的可讀性更高，且能避免共享不必要的代碼，故有其存在的價值。

應用案例：
抽象工廠模式是工廠方法模式的一種泛化，所以它能提供相同的好處：讓對象的創建更容易追蹤；將對象創建與使用解耦；提供優化內存占用和應用性能的潛力。
那我們何時使用工廠方法，何時又該使用抽象工廠？答案是，通常一開始使用工廠方法，因為它更簡單。如果后來發現應用需要許多工廠方法，那么會將創建一些列對象的過程合并在一起更合理，從而最終引入抽象工廠。

#想象一下，我們正在創造一個游戲，或者想在應用中包含一個迷你游戲讓用戶娛樂一下。我們希望至少包含兩個游戲，一個面向孩子，一個面向大人。在運行時，基于用戶輸入，決定該創建那個游戲并運行。游戲的創建部分由一個抽象工廠維護。
class Frog:def __init__(self,name):self.name = namedef __str__(self):return self.namedef interact_with(self,obstacle):print('{} the Frog encounters {} and {}！'.format(self,obstacle,obstacle.action()))class Bug:def __str__(self):return 'a bug'def action(self):return 'eats it'#抽象工廠FrogWorld,其主要職責是創建游戲的主人公和障礙物。
class FrogWorld:def __init__(self,name):print(self)self.player_name = namedef __str__(self):return '\n\n\t------ Frog World ------'def make_character(self):return Frog(self.player_name)def make_obstacle(self):return Bug()class Wizard:def __init__(self,name):self.name = namedef __str__(self):return self.namedef interact_with(self,obstacle):print('{} the wizard battles against {} and {}!'.format(self,obstacle,obstacle.action()))class Ork:def __str__(self):return 'a evil ork'def action(self):return 'kills it'#抽象工廠WizardWorld，類似于FrogWorld
class WizardWorld:def __init__(self,name):print(self)self.player_name = namedef __str__(self):return '\n\n\t------ Wizard World ------'def make_character(self):return Wizard(self.player_name)def make_obstacle(self):return Ork()#類GameEnvironment是我們游戲的主入口，它接受factory作為輸入，用其創建游戲的世界。
class GameEnvironment:def __init__(self,factory):self.hero = factory.make_character()self.obstacle = factory.make_obstacle()def play(self):self.hero.interact_with(self.obstacle)#validate_age提示用戶輸入一個有效的年齡
def validate_age(name):try:age = input('Welcome {}.How old are you?'.format(name))age = int(age)except ValueError as err:print("Age {} is invalid,please try again...".format(age))return (False,age)return (True,age)def main():name = input("Hello,What's your name?")valid_input = Falsewhile not valid_input:valid_input,age = validate_age(name)game = FrogWorld if age<18 else WizardWorldenvironment = GameEnvironment(game(name))environment.play()if __name__ == '__main__':main()

小結

工廠方法設計模式的實現是一個不屬于任何類的單一函數，負責單一種類對象的創建。
抽象工廠設計模式的實現是同屬于單個類的許多個工廠方法用于創建一系列種類的相關對象。

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