工厂模式是创建型设计模式，通过封装对象创建过程解耦业务逻辑与实例化细节，包含简单工厂（易用但违反开闭原则）、工厂方法（子类负责创建，支持扩展）和抽象工厂（创建相关产品族，适用于多风格组件）。
什么是工厂模式
工厂模式是一种创建型设计模式，它把对象的创建过程封装起来，让调用方不直接使用 class() 实例化，而是通过一个统一的接口（工厂）来获取对象。这样做的核心好处是：解耦对象创建逻辑与业务逻辑，便于扩展新类型、统一管理初始化参数、隐藏复杂构造细节。
简单工厂：适合类型不多的场景
简单工厂不是 GoF 23 种标准模式之一，但最易理解，常作为入门实践。它用一个函数或类方法，根据输入参数返回不同子类实例。
- 定义一个基类（如 Payment），声明通用接口（如 pay()）
- 实现多个子类（Alipay、WechatPay、CardPay）
- 编写工厂函数 create_payment(method: str) -> Payment，内部用 if/elif 或字典映射决定返回哪个实例
优点是代码简洁；缺点是新增支付方式时需修改工厂函数，违反开闭原则。
工厂方法：支持动态扩展子类
将“创建对象”的责任下放到子类。定义一个抽象工厂类（如 PaymentFactory），声明抽象方法 create_payment()；每种支付方式对应一个具体工厂（AlipayFactory、WechatFactory），各自实现该方法返回对应实例。
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- 业务代码只需依赖抽象工厂，运行时传入具体工厂类型
- 新增支付方式只需新增子类 + 新增对应工厂类，无需改动原有工厂逻辑
- 适合产品族结构清晰、未来扩展频繁的系统
抽象工厂：用于多产品族组合
当系统需要创建一组相关或相互依赖的对象时使用（例如：一套 UI 组件包含 Button、Checkbox、Dialog，且要支持 Windows / macOS 两套风格）。抽象工厂定义创建多个产品的方法（如 create_button()、create_checkbox()），每个具体工厂实现整套创建逻辑。
- Python 中常用模块级函数或配置驱动替代重型抽象工厂
- 实际项目中更倾向用依赖注入容器（如 dependency-injector 库）或工厂注册表（dict 映射字符串到类）来简化实现
- 避免过度设计：只有明确存在“产品族”概念且切换成本高时才引入
实用建议与常见优化
在 Python 中落地工厂模式不必拘泥于经典结构，关键是解决实际问题：
- 用 typing.Protocol 定义行为契约，比继承抽象基类更灵活
- 工厂可配合 functools.singledispatch 实现基于参数类型的自动分发
- 利用 __subclasses__() 动态发现所有子类，实现免注册的自动工厂
- 配置驱动场景下，直接用 JSON/YAML 描述类型+参数，工厂按需导入并实例化，提升可维护性
不复杂但容易忽略：工厂返回的对象最好保持接口一致，初始化差异尽量收口到工厂内部，避免调用方再做类型判断。
