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Python 工厂模式在项目中的应用

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-01-28 18:33:35

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来源于php中文网

原创

工厂函数返回实例前不强制类型校验,但生产环境通常添加;校验应随类型注册而非硬编码在工厂中;简单工厂适合类型少、扩展少场景,抽象工厂适用于需强约束一族对象的场景;工厂应无状态,优先用@staticmethod实现。

python 工厂模式在项目中的应用

工厂函数返回实例前要不要做类型校验

不强制,但多数生产环境会加。因为工厂的核心职责是解耦对象创建逻辑,不是兜底类型安全——如果下游代码依赖特定接口,应在调用处做 isinstance 或协议检查,而非让工厂替你拦住非法参数。

常见错误是工厂里写一堆 if type(arg) is X,结果新类型加进来就得改工厂;更灵活的做法是注册时绑定校验函数:

class Factory:
    _creators = {}
    _validators = {}
@classmethod
def register(cls, name, creator, validator=None):
    cls._creators[name] = creator
    if validator:
        cls._validators[name] = validator

@classmethod
def create(cls, name, **kwargs):
    if name not in cls._creators:
        raise ValueError(f"Unknown product: {name}")
    if name in cls._validators and not cls._validators[name](kwargs):
        raise ValueError(f"Invalid config for {name}")
    return cls._creators[name](**kwargs)

  • 校验逻辑随类型注册走,新增产品不用动工厂主干
  • validator 可以是 lambda,也可以是独立函数,便于单元测试
  • 错误信息里带具体 name,比泛泛的 TypeError 更易定位

抽象工厂 vs 简单工厂,什么场景该选哪个

简单工厂(一个函数或类负责创建多种同类对象)适合配置驱动、类型不多且不常扩展的场景,比如日志处理器get_logger_handler("file")get_logger_handler("http")

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抽象工厂(定义创建一族相关对象的接口,由子类实现)只在你明确需要「绑定约束」时才值得上——例如数据库模块既要支持 MySQL 又要支持 PostgreSQL,且每个库都必须配套自己的 ConnectionCursorTransaction,这时用抽象工厂能防止混用:

class DBFactory(ABC):
    @abstractmethod
    def create_connection(self): ...
    @abstractmethod
    def create_cursor(self): ...

class MySQLFactory(DBFactory): def create_connection(self): return MySQLConnection() def create_cursor(self): return MySQLCursor() # 和上面强关联

调用方拿到 factory 后,所有产出天然兼容

  • 抽象工厂增加了一层间接,调试时多跳一次,别为“看起来更规范”而用
  • 如果只是换序列化格式(JSON/MsgPack/YAML),用简单工厂 + 策略模式更轻量
  • Python 没有接口强制,靠文档和类型提示(Protocol)维持族内一致性

工厂类该不该带状态(比如缓存已创建的实例)

带状态是反模式,除非你明确在做对象池或单例变体。标准工厂应是无状态的:输入相同参数,每次返回新实例。否则会引发隐式共享、线程不安全、测试难 mock 等问题。

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如果真需要复用(如连接池、配置解析器),应该拆成两个角色:

  • 工厂:纯创建,create_pool(size=10)
  • 管理器:持有并复用,PoolManager.get_or_create("default")

强行把两者塞进一个类,很快会出现「这个方法该清缓存吗」「并发调用会不会覆盖缓存」这类纠结。

@staticmethod 还是 @classmethod 实现工厂方法

优先 @staticmethod。工厂方法本质是命名空间下的函数,不依赖类本身的状态或继承链。用 @classmethod 的唯一合理理由是:你需要子类能重载它并访问 cls(比如自动根据子类名推导配置路径)。

但要注意:Python 的 cls 是运行时确定的,如果父类工厂被子类继承后没重写方法,cls 仍是子类——这容易导致意外行为:

class BaseFactory:
    @classmethod
    def create(cls, **kw):
        print(f"Creating for {cls.__name__}")  # 这里 cls 是调用者,不是定义者
        return cls._impl(**kw)

class UserFactory(BaseFactory): pass

UserFactory.create() # 输出 "Creating for UserFactory",不是 "BaseFactory"

  • 静态方法语义清晰,不引入继承歧义
  • 需要动态行为时,显式传入类或使用注册表,比依赖 cls 更可控
  • IDE 和类型检查器(如 mypy)对 @staticmethod 的推断也更稳定

工厂最难的从来不是怎么写,而是什么时候该删掉它——当注册项超过 5 个、配置开始嵌套、同事开始问“这个 new_xxx 函数到底在哪定义的”,就该回头看看:是不是把简单问题过度架构了。

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