python 实现工厂模式_工厂方法性能内存-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/hbu_pig/article/details/80432305

本文介绍了Python中的工厂模式，包括工厂方法和抽象工厂。工厂方法简化了对象创建，允许在不直接创建对象的情况下跟踪和管理。文章通过实例展示了如何使用工厂方法处理XML和JSON文件。抽象工厂则通过一组工厂方法创建一系列相关对象，适用于需要动态改变应用行为的情况。文章以一个游戏场景展示了抽象工厂的实现，根据用户年龄选择不同游戏。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

本文目录地址

本文代码地址

创建型设计模式处理对象创建相关的问题，目标是当直接创建对象（在Python中是通过__init__()函数实现的）不太方便时，提供更好的方式。
在工厂设计模式中，客户端①可以请求一个对象，而无需知道这个对象来自哪里；也就是，使用哪个类来生成这个对象。工厂背后的思想是简化对象的创建。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。通过将创建对象的代码和使用对象的代码解耦，工厂能够降低应用维护的复杂度。
工厂通常有两种形式：一种是工厂方法（Factory Method），它是一个方法（或以地道的Python术语来说，是一个函数），对不同的输入参数返回不同的对象；第二种是抽象工厂，它是一组用于创建一系列相关事物对象的工厂方法。

1.1 工厂方法

在工厂方法模式中，我们执行单个函数，传入一个参数（提供信息表明我们想要什么），但并不要求知道任何关于对象如何实现以及对象来自哪里的细节。

1.1.1应用案例

如果因为应用创建对象的代码分布在多个不同的地方，而不是仅在一个函数/方法中，你发现没法跟踪这些对象，那么应该考虑使用工厂方法模式。工厂方法集中地在一个地方创建对象，使对象跟踪变得更容易。注意，创建多个工厂方法也完全没有问题，实践中通常也这么做，对相似的对象创建进行逻辑分组，每个工厂方法负责一个分组。例如，有一个工厂方法负责连接到不同的数据库（MySQL、SQLite），另一个工厂方法负责创建要求的几何对象（圆形、三角形），等等。
若需要将对象的创建和使用解耦，工厂方法也能派上用场。创建对象时，我们并没有与某个特定类耦合/绑定到一起，而只是通过调用某个函数来提供关于我们想要什么的部分信息。这意味着修改这个函数比较容易，不需要同时修改使用这个函数的代码。
另外一个值得一提的应用案例与应用性能及内存使用相关。工厂方法可以在必要时创建新的对象，从而提高性能和内存使用率。若直接实例化类来创建对象，那么每次创建新对象就需要分配额外的内存（除非这个类内部使用了缓存，一般情况下不会这样）。用行动说话，下面的代码（文件id.py）对同一个类A创建了两个实例，并使用函数id()比较它们的内存地址。输出中也会包含地址，便于检查地址是否正确。内存地址不同就意味着创建了两个不同的对象。

class A():
    pass

a=A()
b=A()

print(id(a)==id(b))
print(a,b)

输出

False
<__main__.A object at 0x7fbeefe5ef98> <__main__.A object at 0x7fbeefe5efd0>

注意，你执行这个代码文件看到的地址会与我看到的不一样，因为这依赖程序运行时内存的布局和分配。但结果中有一点肯定是一样的，那就是两个地址不同。在Python Read-Eval-Print Loop（REPL）模式（即交互式提示模式）下编写运行这段代码时会出现例外，但这只是交互模式特有的优化，并不常见。

1.1.2实现

数据来源可以有多种形式。存取数据的文件主要有两种分类：人类可读文件和二进制文件。人类可读文件的例子有：XML、Atom、YAML和JSON。二进制文件的例子则有SQLite使用的.sq3文件格式，及用于听音乐的.mp3文件格式。
以下例子将关注两种流行的人类可读文件格式：XML和JSON。虽然人类可读文件解析起来通常比二进制文件更慢，但更易于数据交换、审查和修改。基于这种考虑，建议优先使用人类可读文件，除非有其他限制因素不允许使用这类格式（主要的限制包括性能不可接受以及专有的二进制格式）。
在当前这个问题中，我们有一些输入数据存储在一个XML文件和一个JSON文件中，要对这两个文件进行解析，获取一些信息。同时，希望能够对这些（以及将来涉及的所有）外部服务进行集中式的客户端连接。我们使用工厂方法来解决这个问题。虽然仅以XML和JSON为例，但为更多的服务添加支持也很简单。

首先，来看一看数据文件。基于Wikipedia例子的XML文件person.xml包含个人信息（firstName、lastName、gender等），如下所示。

<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>