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一、什么是工厂函数？
工厂函数（Factory Function）是一种设计模式，其核心是通过一个函数来 创建并返回对象，而不是直接使用 new 或构造函数实例化对象。它封装了对象的创建过程，使代码更灵活、可维护。
二、工厂函数的目的与作用
| 目的 | 作用 |
|---|---|
| 解耦对象创建逻辑 | 将对象的创建与使用分离，调用者无需关心对象的具体实现细节。 |
| 延迟实例化 | 仅在需要时创建对象，避免资源浪费（如内存、CPU）。 |
| 支持动态参数 | 根据输入参数返回不同类型的对象（多态性）。 |
| 统一接口 | 提供标准化的对象创建方式，便于扩展和维护。 |
三、工厂函数示例
1. 简单工厂：形状创建
假设需要根据用户输入创建不同形状（圆形、矩形），直接实例化会导致代码冗余和耦合：
# 无工厂函数的问题
if shape_type == 'circle':obj = Circle(radius=5)
elif shape_type == 'rectangle':obj = Rectangle(width=3, height=4)
使用工厂函数优化后：
# 定义形状类
class Circle:def __init__(self, radius):self.radius = radiusclass Rectangle:def __init__(self, width, height):self.width = widthself.height = height# 工厂函数
def shape_factory(shape_type, **kwargs):if shape_type == 'circle':return Circle(**kwargs)elif shape_type == 'rectangle':return Rectangle(**kwargs)else:raise ValueError("Unknown shape type")# 调用
circle = shape_factory('circle', radius=5)
rectangle = shape_factory('rectangle', width=3, height=4)
2. Mininet 中的工厂函数
在 Mininet 自定义拓扑中，lambda: MyTopo() 是一个工厂函数：
# 工厂函数：延迟创建 MyTopo 实例
topos = {'mytopo': (lambda: MyTopo())}
当 Mininet 需要构建拓扑时，会调用 topos['mytopo']() 执行 Lambda 函数，动态生成 MyTopo 实例。
四、工厂函数的优势
1. 避免紧耦合
- 直接实例化：调用方需知道具体类的构造函数。
- 工厂函数：调用方只需传递参数，无需了解类细节。
2. 灵活扩展
新增对象类型时，只需修改工厂函数，无需修改调用代码。
# 扩展支持三角形
class Triangle:def __init__(self, base, height):self.base = baseself.height = heightdef shape_factory(shape_type, **kwargs):# 原有逻辑...elif shape_type == 'triangle':return Triangle(**kwargs)
3. 资源管理
延迟实例化可节省内存和计算资源，尤其是在对象创建成本高时（如数据库连接）。
五、工厂函数 vs 直接实例化
| 场景 | 直接实例化 | 工厂函数 |
|---|---|---|
| 简单对象创建 | 适合（如 obj = MyClass()） | 过渡设计 |
| 复杂/条件化创建 | 代码冗余，难以维护 | 统一管理，逻辑清晰 |
| 需要延迟加载 | 无法实现 | 天然支持 |
| 多态性需求 | 需手动判断类型 | 封装在工厂中，对调用方透明 |
六、工厂模式的其他形式
-
工厂方法模式
每个子类实现自己的工厂方法（面向对象设计中的经典模式）。 -
抽象工厂模式
创建一组相关或依赖对象的接口（如 GUI 库中的跨平台组件）。
七、总结
- 核心思想：工厂函数通过封装对象创建逻辑，提升代码的灵活性和可维护性。
- 在 Mininet 中的应用：
lambda: MyTopo()作为工厂函数，确保 Mininet 在运行时动态创建拓扑实例。 - 适用场景：对象创建逻辑复杂、需要延迟加载或支持多态性时优先使用。
通过合理使用工厂函数，可以显著提高代码的模块化程度，降低系统各部分之间的依赖。