通過工廠函數(shù)對 __init__() 加以利用

我們可以通過工廠函數(shù)來構(gòu)建一副完整的撲克牌。這會比枚舉所有52張撲克牌要好得多，在Python中，我們有如下兩種常見的工廠方法：

•     定義一個函數(shù)，該函數(shù)會創(chuàng)建所需類的對象。
•     定義一個類，該類有創(chuàng)建對象的方法。這是一個完整的工廠設(shè)計模式，正如設(shè)計模式書所描述的那樣。在諸如Java這樣的語言中，工廠類層次結(jié)構(gòu)是必須的，因為該語言不支持獨立的函數(shù)。
• 在Python中，類并不是必須的。只是當(dāng)有相關(guān)的工廠非常復(fù)雜的時候才會顯現(xiàn)出優(yōu)勢。Python的優(yōu)勢就是當(dāng)一個簡單的函數(shù)可以做的更好的時候我們決不強迫使用類層次結(jié)構(gòu)。
•     雖然這是一本關(guān)于面向?qū)ο缶幊痰臅?，但函?shù)真是一個好東西。這在Python中是常見的也是最地道的。

如果需要的話，我們總是可以將一個函數(shù)重寫為適當(dāng)?shù)目烧{(diào)用對象。我們可以將一個可調(diào)用對象重構(gòu)到我們的工廠類層次結(jié)構(gòu)中。我們將在第五章《使用可調(diào)用對象和上下文》中學(xué)習(xí)可調(diào)用對象。

一般，類定義的優(yōu)點是通過繼承實現(xiàn)代碼重用。工廠類的函數(shù)就是包裝一些目標(biāo)類層次結(jié)構(gòu)和復(fù)雜對象的構(gòu)造。如果我們有一個工廠類，當(dāng)擴展目標(biāo)類層次結(jié)構(gòu)的時候，我們可以添加子類到工廠類中。這給我們提供了多態(tài)性工廠類；不同的工廠類定義具有相同的方法簽名，可以交替使用。

這類水平的多態(tài)性對于靜態(tài)編譯語言如Java或C++非常有用。編譯器可以解決類和方法生成代碼的細(xì)節(jié)。

如果選擇的工廠定義不能重用任何代碼，則在Python中類層次結(jié)構(gòu)不會有任何幫助。我們可以簡單的使用具有相同簽名的函數(shù)。

以下是我們各種Card子類的工廠函數(shù)：

def card(rank, suit):
  if rank == 1:
    return AceCard('A', suit)
  elif 2 <= rank < 11: 
    return NumberCard(str(rank), suit)

  elif 11 <= rank < 14:
    name = {11: 'J', 12: 'Q', 13: 'K' }[rank]
    return FaceCard(name, suit)
  else:
    raise Exception("Rank out of range")

這個函數(shù)通過數(shù)值類型的rank和suit對象構(gòu)建Card類。我們現(xiàn)在可以非常簡單的構(gòu)建牌了。我們已經(jīng)封裝構(gòu)造問題到一個單一的工廠函數(shù)中，允許應(yīng)用程序在不知道精確的類層次結(jié)構(gòu)和多態(tài)設(shè)計是如何工作的情況下進行構(gòu)建。

下面是一個如何通過這個工廠函數(shù)構(gòu)建一副牌的示例：

deck = [card(rank, suit) for rank in range(1,14) for suit in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

它枚舉了所有的牌值和花色來創(chuàng)建完整的52張牌。
1. 錯誤的工廠設(shè)計和模糊的else子句

注意card()函數(shù)里面的if語句結(jié)構(gòu)。我們沒有使用“包羅萬象”的else子句來做任何處理；我們只是拋出異常。使用“包羅萬象”的else子句會引出一個小小的辯論。

一方面，從屬于else子句的條件不能不言而喻，因為它可能隱藏著微妙的設(shè)計錯誤。另一方面，一些else子句確實是顯而易見的。

重要的是要避免含糊的else子句。

考慮下面工廠函數(shù)定義的變體：

def card2(rank, suit):
  if rank == 1: 
    return AceCard('A', suit)
  elif 2 <= rank < 11: 
    return NumberCard(str(rank), suit)
  else:
    name = {11: 'J', 12: 'Q', 13: 'K'}[rank]
    return FaceCard(name, suit)

以下是當(dāng)我們嘗試創(chuàng)建整副牌將會發(fā)生的事情：

deck2 = [card2(rank, suit) for rank in range(13) for suit in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

它起作用了嗎？如果if條件更復(fù)雜了呢？

一些程序員掃視的時候可以理解這個if語句。其他人將難以確定是否所有情況都正確執(zhí)行了。

對于高級Python編程，我們不應(yīng)該把它留給讀者去演繹條件是否適用于else子句。對于菜鳥條件應(yīng)該是顯而易見的，至少也應(yīng)該是顯示的。

何時使用“包羅萬象”的else

盡量的少使用。使用它只有當(dāng)條件是顯而易見的時候。當(dāng)有疑問時，顯式的并拋出異常。

避免含糊的else子句。
2. 簡單一致的使用elif序列

我們的工廠函數(shù)card()是兩種常見工廠設(shè)計模式的混合物:

•     if-elif序列
•     映射

為了簡單起見，最好是專注于這些技術(shù)的一個而不是兩個。

我們總是可以用映射來代替elif條件。（是的，總是。但相反是不正確的；改變elif條件為映射將是具有挑戰(zhàn)性的。）

以下是沒有映射的Card工廠：

def card3(rank, suit):
  if rank == 1: 
    return AceCard('A', suit)
  elif 2 <= rank < 11: 
    return NumberCard(str(rank), suit)
  elif rank == 11:
    return FaceCard('J', suit)
  elif rank == 12:
    return FaceCard('Q', suit)
  elif rank == 13:
    return FaceCard('K', suit)
  else:
    raise Exception("Rank out of range")

我們重寫了card()工廠函數(shù)。映射已經(jīng)轉(zhuǎn)化為額外的elif子句。這個函數(shù)有個優(yōu)點就是它比之前的版本更加一致。
3. 簡單的使用映射和類對象

在一些示例中，我們可以使用映射來代替一連串的elif條件。很可能發(fā)現(xiàn)條件太復(fù)雜，這個時候或許只有使用一連串的elif條件來表達才是明智的選擇。對于簡單示例，無論如何，映射可以做的更好且可讀性更強。

因為class是最好的對象，我們可以很容易的映射rank參數(shù)到已經(jīng)構(gòu)造好的類中。

以下是僅使用映射的Card工廠：

 def card4(rank, suit):
  class_= {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 13: FaceCard}.get(rank, NumberCard)
  return class_(rank, suit)

我們已經(jīng)映射rank對象到類中。然后，我們傳遞rank值和suit值到類來創(chuàng)建最終的Card實例。

最好我們使用defaultdict類。無論如何，對于微不足道的靜態(tài)映射不會比這更簡單了?？雌饋硐裣旅娲a片段那樣：

defaultdict(lambda: NumberCard, {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 12: FaceCard})

注意：defaultdict類默認(rèn)必須是零參數(shù)的函數(shù)。我們已經(jīng)使用了lambda創(chuàng)建必要的函數(shù)來封裝常量。這個函數(shù)，無論如何，都有一些缺陷。對于我們之前版本中缺少1到A和13到K的轉(zhuǎn)換。當(dāng)我們試圖增加這些特性時，一定會出現(xiàn)問題的。

我們需要修改映射來提供可以和字符串版本的rank對象一樣的Card子類。對于這兩部分的映射我們還可以做什么？有四種常見解決方案：

1.     可以做兩個并行的映射。我們不建議這樣，但是會強調(diào)展示不可取的地方。
2.     可以映射個二元組。這個同樣也會有一些缺點。
3.     可以映射到partial()函數(shù)。partial()函數(shù)是functools模塊的一個特性。
4.     可以考慮修改我們的類定義，這種映射更容易?？梢栽谙乱还?jié)將__init__()置入子類定義中看到。

我們來看看每一個具體的例子。
3.1. 兩個并行映射

以下是兩個并行映射解決方案的關(guān)鍵代碼：

class_= {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 13: FaceCard}.get(rank, NumberCard)
rank_str= {1:'A', 11:'J', 12:'Q', 13:'K'}.get(rank, str(rank))
return class_(rank_str, suit)

這并不可取的。它涉及到重復(fù)映射鍵1、11、12和13序列。重復(fù)是糟糕的，因為在軟件更新后并行結(jié)構(gòu)依然保持這種方式。

不要使用并行結(jié)構(gòu)

并行結(jié)構(gòu)必須使用元組或一些其他合適的集合來替代。
3.2. 映射到元組的值

以下是二元組映射的關(guān)鍵代碼：

class_, rank_str= {
  1: (AceCard,'A'),
  11: (FaceCard,'J'),
  12: (FaceCard,'Q'),
  13: (FaceCard,'K'),
}.get(rank, (NumberCard, str(rank)))
return class_(rank_str, suit)

這是相當(dāng)不錯的。不需要過多的代碼來分類打牌中的特殊情況。當(dāng)我們需要改變Card類層次結(jié)構(gòu)來添加額外的Card子類時，我們將看到它如何被修改或被擴展。

將rank值映射到一個類對象的確讓人感覺奇怪，且只有類初始化所需兩個參數(shù)中的其中之一。將牌值映射到一個簡單的類或沒有提供一些混亂參數(shù)(但不是所有)的函數(shù)對象似乎會更合理。
3.3. partial函數(shù)解決方案

相比映射到二元組函數(shù)和參數(shù)之一，我們可以創(chuàng)建一個partial()函數(shù)。這是一個已經(jīng)提供一些(但不是所有)參數(shù)的函數(shù)。我們將從functools庫中使用partial()函數(shù)來創(chuàng)建一個帶有rank參數(shù)的partial類。

以下是一個映射rank到partial()函數(shù)，可用于對象創(chuàng)建：

from functools import partial
part_class= {
  1: partial(AceCard, 'A'),
  11: partial(FaceCard, 'J'),
  12: partial(FaceCard, 'Q'),
  13: partial(FaceCard, 'K'),
}.get(rank, partial(NumberCard, str(rank)))
return part_class(suit)

映射將rank對象與partial()函數(shù)聯(lián)系在一起，并分配給part_class。這個partial()函數(shù)可以被應(yīng)用到suit對象來創(chuàng)建最終的對象。partial()函數(shù)是一種常見的函數(shù)式編程技術(shù)。它在我們有一個函數(shù)來替代對象方法這一特定的情況下使用。

不過總體而言，partial()函數(shù)對于大多數(shù)面向?qū)ο缶幊滩]有什么幫助。相比創(chuàng)建partial()函數(shù)，我們可以簡單地更新類的方法來接受不同組合的參數(shù)。partial()函數(shù)類似于給對象構(gòu)造創(chuàng)建一個連貫的接口。
3.4. 連貫的工廠類接口

在某些情況下，我們設(shè)計的類為方法的使用定義了順序，衡量方法的順序很像partial()函數(shù)。

在一個對象表示法中我們可能會有x.a() .b()。我們可以把它當(dāng)成x(a, b)。x.a()函數(shù)是等待b()的一類partial()函數(shù)。我們可以認(rèn)為它就像x(a)(b)那樣。

這里的想法是，Python給我們提供兩種選擇來管理狀態(tài)。我們既可以更新對象又可以創(chuàng)建有狀態(tài)性的（在某種程度上）partial()函數(shù)。由于這種等價，我們可以重寫partial()函數(shù)到一個連貫的工廠對象中。我們使得rank對象的設(shè)置為一個連貫的方法來返回self。設(shè)置suit對象將真實的創(chuàng)建Card實例。

以下是一個連貫的Card工廠類，有兩個方法函數(shù)，必須在特定順序中使用：

class CardFactory:
  def rank(self, rank):
    self.class_, self.rank_str= {
        1: (AceCard, 'A'),
        11: (FaceCard,'J'),
        12: (FaceCard,'Q'),
        13: (FaceCard,'K'),
    }.get(rank, (NumberCard, str(rank)))
    return self
  def suit(self, suit):
    return self.class_(self.rank_str, suit)

rank()方法更新構(gòu)造函數(shù)的狀態(tài)，suit()方法真實的創(chuàng)建了最終的Card對象。

這個工廠類可以像下面這樣使用：

card8 = CardFactory()
deck8 = [card8.rank(r+1).suit(s) for r in range(13) for s in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

首先，我們創(chuàng)建一個工廠實例，然后我們使用那個實例創(chuàng)建Card實例。這并沒有實質(zhì)性改變__init__()本身在Card類層次結(jié)構(gòu)中如何運作的。然而，它確實改變了我們客戶端應(yīng)用程序創(chuàng)建對象的方式。

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