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创建型--工厂模式1

程序员文章站 2022-06-15 14:17:54
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文章目录

什么叫工厂方法模式

在工厂方法模式中，我们提供一个带参数的函数，依据参数的不同，返回不同的实例对象。工厂方法模式并不需要知道创建实例对象的具体细节。例如，我们现在有不同的文件，XML、Atom、YAML和 JSON，我们需要解析这些文件，利用 工厂方法模式 如何实现呢？如下图所示：

创建型--工厂模式1

我们可以一个 **工厂函数**，该函数的参数为 **文件路径**，该函数依据文件的后缀名返回能够处理该文件的实例对象，例如： - 如果输入文件为 `xxx.xml` 文件，则返回处理 `.xml` 文件的实例对象； - 如果输入文件为 `xxx.json` 文件，则返回处理 `.json` 文件的实例对象；

工厂方法模式的好处

工厂模式背后的思想是简化对象的创建。

  • 隐藏对象创建的细节： 在工厂设计模式中，客户端可以请求一个对象，无需知道对象来自哪里和创建细节；
  • 易于追踪创建的对象： 与客户端自己基于类实例化直接创建对象相比，基于一个中心化函数来实现，更易于追踪创建了哪些对象；
  • 使用与创建解耦： 可以实现创建对象的代码与使用对象的代码解耦，降低了代码维护的复杂度；
  • 优化性能以及内存： 工厂方法只有在实际需要的时候才会创建实例对象，从而提高了性能和使用率；

工厂方法模式如何使用

假设我们要解析一堆文件，这些文件有 xml、json、yaml等，我们利用工厂模式完成这一功能。


xml 和 json 文件的格式

我们存在两个文件：person.xml 和 donut.json 文件，其中：

  • person.xml：包含个人信息：firstName、lastName、age、address、phoneNumber、gender；具体信息如下所示：
// data/person.xml
<persons>
    <person>
        <firstName>John</firstName>
        <lastName>Smith</lastName>
        <age>25</age>
        <address>
            <streetAddress>21 2nd Street</streetAddress>
            <city>New York</city>
            <state>NY</state>
            <postalCode>10021</postalCode>
        </address>
        <phoneNumbers>
           <phoneNumber type="home">212 555-1234</phoneNumber>
           <phoneNumber type="fax">646 555-4567</phoneNumber>
        </phoneNumbers>
        <gender>
           <type>male</type>
        </gender>
    </person>
    <person>
        <firstName>Jimy</firstName>
        <lastName>Liar</lastName>
        <age>19</age>
        <address>
            <streetAddress>18 2nd Street</streetAddress>
            <city>New York</city>
            <state>NY</state>
            <postalCode>10021</postalCode>
        </address>
        <phoneNumbers>
            <phoneNumber type="home">212 555-1234</phoneNumber>
        </phoneNumbers>
        <gender>
            <type>male</type>
        </gender>
    </person>
    <person>
        <firstName>Patty</firstName>
        <lastName>Liar</lastName>
        <age>20</age>
        <address>
            <streetAddress>18 2nd Street</streetAddress>
            <city>New York</city>
            <state>NY</state>
            <postalCode>10021</postalCode>
        </address>
        <phoneNumbers>
            <phoneNumber type="home">212 555-1234</phoneNumber>
            <phoneNumber type="mobile">001 452-8819</phoneNumber>
        </phoneNumbers>
        <gender>
            <type>female</type>
        </gender>
    </person>
</persons>
  • donut.json：包含甜甜圈的信息：id、type、name、ppu、batters、topping等，具体格式如下：
# data/donut.json
[
    {
        "id": "0001",
        "type": "donut",
        "name": "Cake",
        "ppu": 0.55,
        "batters": {
            "batter": [
                {
                    "id": "1001",
                    "type": "Regular"
                },
                {
                    "id": "1002",
                    "type": "Chocolate"
                },
                {
                    "id": "1003",
                    "type": "Blueberry"
                },
                {
                    "id": "1004",
                    "type": "Devil's Food"
                }
            ]
        },
        "topping": [
            {
                "id": "5001",
                "type": "None"
            },
            {
                "id": "5002",
                "type": "Glazed"
            },
            {
                "id": "5005",
                "type": "Sugar"
            },
            {
                "id": "5007",
                "type": "Powdered Sugar"
            },
            {
                "id": "5006",
                "type": "Chocolate with Sprinkles"
            },
            {
                "id": "5003",
                "type": "Chocolate"
            },
            {
                "id": "5004",
                "type": "Maple"
            }
        ]
    },
    {
        "id": "0002",
        "type": "donut",
        "name": "Raised",
        "ppu": 0.55,
        "batters": {
            "batter": [
                {
                    "id": "1001",
                    "type": "Regular"
                }
            ]
        },
        "topping": [
            {
                "id": "5001",
                "type": "None"
            },
            {
                "id": "5002",
                "type": "Glazed"
            },
            {
                "id": "5005",
                "type": "Sugar"
            },
            {
                "id": "5003",
                "type": "Chocolate"
            },
            {
                "id": "5004",
                "type": "Maple"
            }
        ]
    },
    {
        "id": "0003",
        "type": "donut",
        "name": "Old Fashioned",
        "ppu": 0.55,
        "batters": {
            "batter": [
                {
                    "id": "1001",
                    "type": "Regular"
                },
                {
                    "id": "1002",
                    "type": "Chocolate"
                }
            ]
        },
        "topping": [
            {
                "id": "5001",
                "type": "None"
            },
            {
                "id": "5002",
                "type": "Glazed"
            },
            {
                "id": "5003",
                "type": "Chocolate"
            },
            {
                "id": "5004",
                "type": "Maple"
            }
        ]
    }
]

涉及到的头文件

我们将使用Python发行版自带的两个库来处理XML和JSON，如下所示：

import xml.etree.ElementTree as etree
import json

相关的类

为每一个类型的文件建立一个解析类：

  • JSONConnector 用来解析 JSON 文件；
  • XMLConnector 用来解析 XML 文件；
# 处理JSON文件类
class JSONConnector(object):
    def __init__(self, filepath):
        self.data = dict()
        with open(filepath, mode='r', encoding='utf-8') as file:
            self.data = json.load(file)

    @property
    def parsed_data(self):
        return self.data

# 处理XML文件的类
class XMLConnector(object):
    def __init__(self, filepath):
        self.tree = etree.parse(filepath)

    @property
    def parsed_data(self):
        return self.tree

上述代码中：

  • 在 JSON 类中，通过 parsed_data() 方法以一个字典(dict)的形式返回数据；
  • 在 XML 类中，通过 parsed_data() 方法以 xml.etree.Element 列表的形式返回所有数据；
  • 修饰器 property 使得 parsed_data() 可以向常规的变量一样使用；

建立工厂函数

工厂函数以文件路径名为参数，返回解析相应文件的实例对象，代码如下所示：

# 工厂方法:基于文件扩展名, 返回一个JSONConnector或XMLConnector的实例
def factory_mode(filepath):
    if filepath.endswith('json'):
        connector = JSONConnector
    elif filepath.endswith('xml'):
        connector = XMLConnector
    else:
        raise ValueError('Cannot connect to {}'.format(filepath))

    return connector(filepath)

# 对connector进行包装
def connect_to(filepath):
    factory = None

    try:
        factory = factory_mode(filepath)
    except ValueError as ve:
        print(ve)
    return factory

上述代码中，connect_to() 是对 factory_mode() 的包装，添加了异常处理功能。


演示工厂方法模式

演示代码如下所示：


def main():
    # 确认异常处理是否有效
    sqlite_factory = connect_to('data/person.sq3')
    print()

    # 解析xml文件
    xml_factory = connect_to('data/person.xml')
    xml_data = xml_factory.parsed_data
    liars = xml_data.findall(".//{}[{}='{}']".format('person', 'lastName', 'Liar'))
    print('found: {} persons'.format(len(liars)))
    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.attrib['type']), p.text) for p in liar.find('phoneNumbers')]
    print()

    # 解析json文件
    json_factory = connect_to('data/donut.json')
    json_data = json_factory.parsed_data
    print('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()

结果如下所示：

Cannot connect to data/person.sq3

found: 2 persons
first name: Jimy
last name: Liar
phone number (home) 212 555-1234
first name: Patty
last name: Liar
phone number (home) 212 555-1234
phone number (mobile) 001 452-8819

found: 3 donuts
name: Cake
price: $0.55
topping: 5001 None
topping: 5002 Glazed
topping: 5005 Sugar
topping: 5007 Powdered Sugar
topping: 5006 Chocolate with Sprinkles
topping: 5003 Chocolate
topping: 5004 Maple
name: Raised
price: $0.55
topping: 5001 None
topping: 5002 Glazed
topping: 5005 Sugar
topping: 5003 Chocolate
topping: 5004 Maple
name: Old Fashioned
price: $0.55
topping: 5001 None
topping: 5002 Glazed
topping: 5003 Chocolate
topping: 5004 Maple

源码链接在这里;


参考资料

  1. <精通Python设计模式>；
相关标签： 工厂方法模式

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