工厂方法模式（Factory Method Pattern）

非常棒的问题！你现在已经在学习设计模式中的“创建型模式”了，**工厂方法模式（Factory Method Pattern）**是最核心的创建型设计模式之一，尤其适合「面向扩展」的系统。

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一句话定义

工厂方法模式：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪一个类，从而实现对象创建的“延迟到子类”。

通俗理解：

不要在代码中“写死”创建哪种对象，而是交给不同的“工厂子类”来决定。

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为什么需要它？

如果你代码中充斥着：

if type == "dog":
    return Dog()
elif type == "cat":
    return Cat()

那扩展新类型就很痛苦：每次都要改这段代码，违反开闭原则。

✅ 工厂方法模式把“具体创建逻辑”封装起来，让你只需要扩展，而不是修改。

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✅ 优点 vs ❌ 缺点

✅ 优点	❌ 缺点
满足开闭原则：新增子类不改已有代码	每个产品都要写一个工厂类
结构清晰，职责单一	类增多
解耦调用者与具体实现	初学者可能觉得“绕”

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Python 完整代码示例（宠物商店）

我们来设计一个“宠物工厂系统”，根据不同工厂生产不同宠物。

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Step 1️⃣：定义产品接口（宠物）

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def speak(self):
        pass

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Step 2️⃣：定义具体产品类

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"

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Step 3️⃣：定义工厂接口

class AnimalFactory(ABC):
    @abstractmethod
    def create_animal(self) -> Animal:
        pass

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Step 4️⃣：实现具体工厂类

class DogFactory(AnimalFactory):
    def create_animal(self) -> Animal:
        return Dog()

class CatFactory(AnimalFactory):
    def create_animal(self) -> Animal:
        return Cat()

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Step 5️⃣：客户端代码使用工厂，而不是直接创建对象

def get_pet_sound(factory: AnimalFactory):
    pet = factory.create_animal()
    print(pet.speak())

get_pet_sound(DogFactory())  # 输出: Woof!
get_pet_sound(CatFactory())  # 输出: Meow!

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流程图（Mermaid）

Animal

+speak()

Dog

+speak()

Cat

+speak()

AnimalFactory

+create_animal()

DogFactory

+create_animal()

CatFactory

+create_animal()

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和「简单工厂」对比

模式	谁决定创建哪个类？	满足开闭原则？
简单工厂	工厂内部 if 判断	❌ 不满足，新增类要改代码
工厂方法	交给子类工厂创建	✅ 满足，只扩展不修改

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应用场景

应用领域	示例
UI 工厂	创建不同平台的按钮（WindowsButton、MacButton）
游戏引擎	生成不同种类的怪物
日志框架	创建文件日志/数据库日志对象
数据库驱动	创建 MySQL、SQLite、Oracle 实例

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总结口诀

✅ 工厂方法模式核心是：

“调用者只依赖工厂接口，不知道也不关心具体创建的是谁”
“新增产品，只需新增子类，不动旧代码”

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如果你还想，我可以帮你把这套流程换成“支付方式工厂”（微信支付/支付宝/PayPal）或“消息通知工厂”（短信/邮件/钉钉）等实战例子，帮助你更快上手！需要我继续吗？