定义

简单工厂模式是一种创建型设计模式，它通过一个工厂类来创建对象，而不是通过客户端直接实例化对象。

结构

工厂类（Factory）：负责创建对象的实例。工厂类通常包含一个方法，根据输入参数的不同创建并返回不同的对象。
产品类（Product）：工厂类创建的对象接口或抽象类，所有具体产品类需要实现或继承这个接口或抽象类。
具体产品类（ConcreteProduct）：实现了产品接口的具体类。

应用场景

1. 多种产品对象的创建：当系统需要创建多种类型的对象（不宜过多），而且这些对象有着相似的结构或接口时，可以使用简单工厂模式来集中管理对象的创建逻辑。这有助于提高代码的可维护性和扩展性。例如，不同类型的图形对象、不同类型的报表生成器等。
2. 避免直接实例化复杂对象：当对象的创建过程较为复杂，涉及多种初始化步骤时，可以使用简单工厂模式，将这些初始化步骤封装在工厂类中，简化客户端代码。例如，不同类型的数据库连接、复杂的对象初始化流程等。

优缺点

优点：

1. 简化客户端代码：客户端代码不需要了解具体产品类的创建细节，只需调用工厂类的创建方法即可获得所需的对象。这减少了客户端代码的复杂性，使其更容易维护和理解。
2. 集中管理对象的创建：对象的创建逻辑集中在工厂类中，便于统一管理和控制。这有助于在一个地方进行修改和调整，从而避免在多个地方重复修改代码，提高了代码的可维护性。
3. 便于扩展：当需要增加新产品类时，只需在工厂类中添加相应的创建逻辑，客户端代码无需修改。这使得系统在一定程度上具有较好的扩展性。

缺点：

1. 违背开闭原则：每当需要添加新的产品类型时，都必须修改工厂类以添加新的创建逻辑。这违反了开闭原则，增加了维护成本。
2. 违背单一职责原则：工厂类不仅负责创建对象，还承担了对象的选择逻辑，可能会导致工厂类变得复杂，难以维护。
3. 不可避免的条件判断：工厂类中通常会包含大量的条件判断语句（如if-else或switch-case），用于确定需要创建哪种类型的对象。这些条件判断语句会随着产品种类的增加而变得冗长且复杂。

代码示例

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def draw(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        return "Drawing a Circle"

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        return "Drawing a Rectangle"

class ShapeFactory:
    @staticmethod
    def create_shape(shape_type):
        if shape_type == "CIRCLE":
            return Circle()
        elif shape_type == "RECTANGLE":
            return Rectangle()
        else:
            raise ValueError("Unknown shape type")

if __name__ == "__main__":
    # 使用工厂类创建对象
    shape = ShapeFactory.create_shape("CIRCLE")
    print(shape.draw())  # 输出: Drawing a Circle

    shape = ShapeFactory.create_shape("RECTANGLE")
    print(shape.draw())  # 输出: Drawing a Rectangle

参考

《设计模式的艺术》