发布于2026-07-29 阅读(0)
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工厂模式是一种创建型设计模式,核心思路是封装对象的创建过程——让客户端代码不必硬编码具体的类,而是通过一个统一的接口来获取实例。在 Go 语言里,这种模式通常借助接口和结构体组合来实现。

具体来说,工厂模式会先定义一个工厂接口,里面放一个创建产品的方法。然后,针对每种产品类型,实现一个具体的工厂类,负责生成该产品的实例。客户端只需要跟工厂接口打交道,至于对象是怎么被 new 出来的、中间经历了什么,完全不用操心。
根据封装程度的不同,工厂模式可以细分为三种常见变体:
场景
优点
缺点
package main
import "fmt"
// 定义接口:水果
type Fruit interface {
Eat() string // 定义吃水果的方法
}
// 定义具体产品类:苹果
type Apple struct{}
// 实现苹果的 Eat 方法
func (a *Apple) Eat() string {
return "吃苹果"
}
// 定义具体产品类:香蕉
type Banana struct{}
// 实现香蕉的 Eat 方法
func (b *Banana) Eat() string {
return "吃香蕉"
}
// 定义水果工厂类
type FruitFactory struct{}
// 创建水果的方法
func (ff *FruitFactory) CreateFruit(fruitType string) Fruit {
switch fruitType {
case "apple":
return &Apple{} // 返回苹果实例
case "banana":
return &Banana{} // 返回香蕉实例
default:
panic("不支持的水果类型")
}
}
func main() {
// 创建水果工厂
factory := &FruitFactory{}
// 使用工厂创建苹果对象
apple := factory.CreateFruit("apple")
fmt.Println(apple.Eat()) // 输出:吃苹果
// 使用工厂创建香蕉对象
banana := factory.CreateFruit("banana")
fmt.Println(banana.Eat()) // 输出:吃香蕉
}
吃苹果 吃香蕉
package main
import "fmt"
// 定义接口:运算器
type Operator interface {
Operate(int, int) int // 定义运算方法
}
// 定义具体产品类:加法运算器
type AddOperator struct{}
// 实现加法运算器的 Operate 方法
func (a *AddOperator) Operate(num1, num2 int) int {
return num1 + num2
}
// 定义具体产品类:减法运算器
type SubtractOperator struct{}
// 实现减法运算器的 Operate 方法
func (s *SubtractOperator) Operate(num1, num2 int) int {
return num1 - num2
}
// 定义工厂接口
type OperatorFactory interface {
Create() Operator // 创建运算器的方法
}
// 加法运算器工厂
type AddFactory struct{}
// 实现加法运算器工厂的 Create 方法
func (af *AddFactory) Create() Operator {
return &AddOperator{}
}
// 减法运算器工厂
type SubtractFactory struct{}
// 实现减法运算器工厂的 Create 方法
func (sf *SubtractFactory) Create() Operator {
return &SubtractOperator{}
}
func main() {
// 创建加法运算器工厂
addFactory := &AddFactory{}
// 使用加法运算器工厂创建加法运算器
add := addFactory.Create()
// 调用加法运算器的 Operate 方法
fmt.Println("3 + 2 =", add.Operate(3, 2)) // 输出:3 + 2 = 5
// 创建减法运算器工厂
subtractFactory := &SubtractFactory{}
// 使用减法运算器工厂创建减法运算器
subtract := subtractFactory.Create()
// 调用减法运算器的 Operate 方法
fmt.Println("3 - 2 =", subtract.Operate(3, 2)) // 输出:3 - 2 = 1
}
3 + 2 = 5 3 - 2 = 1
package main
import "fmt"
// 定义接口:形状
type Shape interface {
Draw() string // 绘制形状的方法
}
// 定义具体产品类:圆形
type Circle struct{}
// 实现圆形的 Draw 方法
func (c *Circle) Draw() string {
return "画一个圆形"
}
// 定义具体产品类:矩形
type Rectangle struct{}
// 实现矩形的 Draw 方法
func (r *Rectangle) Draw() string {
return "画一个矩形"
}
// 定义接口:颜色
type Color interface {
Fill() string // 填充颜色的方法
}
// 定义具体产品类:红色
type Red struct{}
// 实现红色的 Fill 方法
func (r *Red) Fill() string {
return "填充红色"
}
// 定义具体产品类:蓝色
type Blue struct{}
// 实现蓝色的 Fill 方法
func (b *Blue) Fill() string {
return "填充蓝色"
}
// 定义抽象工厂接口
type AbstractFactory interface {
CreateShape() Shape // 创建形状的方法
CreateColor() Color // 创建颜色的方法
}
// 具体工厂类:形状为圆形,颜色为红色的工厂
type RedCircleFactory struct{}
// 实现创建形状的方法
func (rcf *RedCircleFactory) CreateShape() Shape {
return &Circle{}
}
// 实现创建颜色的方法
func (rcf *RedCircleFactory) CreateColor() Color {
return &Red{}
}
// 具体工厂类:形状为矩形,颜色为蓝色的工厂
type BlueRectangleFactory struct{}
// 实现创建形状的方法
func (brf *BlueRectangleFactory) CreateShape() Shape {
return &Rectangle{}
}
// 实现创建颜色的方法
func (brf *BlueRectangleFactory) CreateColor() Color {
return &Blue{}
}
func main() {
// 创建形状为圆形,颜色为红色的工厂
redCircleFactory := &RedCircleFactory{}
// 使用工厂创建形状
shape1 := redCircleFactory.CreateShape()
// 使用工厂创建颜色
color1 := redCircleFactory.CreateColor()
// 调用形状和颜色的方法
fmt.Println(shape1.Draw()) // 输出:画一个圆形
fmt.Println(color1.Fill()) // 输出:填充红色
// 创建形状为矩形,颜色为蓝色的工厂
blueRectangleFactory := &BlueRectangleFactory{}
// 使用工厂创建形状
shape2 := blueRectangleFactory.CreateShape()
// 使用工厂创建颜色
color2 := blueRectangleFactory.CreateColor()
// 调用形状和颜色的方法
fmt.Println(shape2.Draw()) // 输出:画一个矩形
fmt.Println(color2.Fill()) // 输出:填充蓝色
}
画一个圆形 填充红色 画一个矩形 填充蓝色
多线程环境下使用工厂模式,得注意并发安全。下面列出几种常见的做法:
type Factory struct {
mu sync.Mutex
}
func (f *Factory) CreateObject() Object {
f.mu.Lock()
defer f.mu.Unlock()
// 创建对象的逻辑
}
type Factory struct {
mu sync.RWMutex
}
func (f *Factory) CreateObject() Object {
f.mu.Lock()
defer f.mu.Unlock()
// 创建对象的逻辑
}
type Factory struct {
ch chan struct{}
}
func NewFactory() *Factory {
return &Factory{ch: make(chan struct{}, 1)}
}
func (f *Factory) CreateObject() Object {
f.ch <- struct{}{} // 发送信号,阻塞其他goroutine
defer func() { <-f.ch }() // 接收信号,释放通道
// 创建对象的逻辑
}
type Factory struct {
once sync.Once
obj Object
}
func (f *Factory) CreateObject() Object {
f.once.Do(func() {
// 初始化对象的逻辑
f.obj = initializeObject()
})
return f.obj
}
原型模式(Prototype Pattern)想解决的问题很简单:与其每次都 new 一个对象,不如复制现成的。通过复制原型对象来创建新实例,而不是走常规的实例化路径。在 Go 里,通常用深拷贝(deep copy)或浅拷贝(shallow copy)来实现复制。
场景
优点
缺点
package main
import "fmt"
// 定义接口:原型
type Prototype interface {
Clone() Prototype // 克隆方法
}
// 具体产品类:狗
type Dog struct {
Name string
Age int
}
// 实现原型的 Clone 方法
func (d *Dog) Clone() Prototype {
return &Dog{Name: d.Name, Age: d.Age}
}
func main() {
// 创建原型对象
originalDog := &Dog{Name: "旺财", Age: 3}
// 克隆原型对象
clonedDog := originalDog.Clone().(*Dog)
// 修改克隆对象的属性
clonedDog.Name = "小白"
clonedDog.Age = 2
// 输出原型对象信息
fmt.Println("原型对象:", originalDog.Name, originalDog.Age)
// 输出克隆对象信息
fmt.Println("克隆对象:", clonedDog.Name, clonedDog.Age)
}
型对象: 旺财 3 克隆对象: 小白 2
package main
import (
"bytes"
"encoding/gob"
"fmt"
)
// Address 是地址结构体
type Address struct {
Street string
City string
ZipCode string
Country string
Building string
}
// Person 是人员结构体
type Person struct {
Name string
Age int
Address *Address
}
// CloneAddress 深拷贝地址结构体
func CloneAddress(addr *Address) *Address {
var buf bytes.Buffer
enc := gob.NewEncoder(&buf)
_ = enc.Encode(addr)
dec := gob.NewDecoder(&buf)
clone := new(Address)
_ = dec.Decode(clone)
return clone
}
// ClonePerson 深拷贝人员结构体
func (p *Person) Clone() *Person {
return &Person{
Name: p.Name,
Age: p.Age,
Address: CloneAddress(p.Address),
}
}
func main() {
// 创建原型对象
original := &Person{
Name: "Alice",
Age: 30,
Address: &Address{
Street: "123 Main St",
City: "Anytown",
ZipCode: "12345",
Country: "USA",
Building: "Apt 101",
},
}
// 创建原型对象的深拷贝副本
clone := original.Clone()
// 修改原型对象的地址信息
original.Address.City = "New City"
original.Address.Building = "Apt 202"
// 打印原型对象和副本对象的地址信息
fmt.Println("Original Address:", original.Address)
fmt.Println("Cloned Address:", clone.Address)
}
Original Address: &{123 Main St New City 12345 USA Apt 202}
Cloned Address: &{123 Main St Anytown 12345 USA Apt 101}
建造者模式(Builder Pattern)把复杂对象的构建过程拆分成多个步骤,然后用同一个构建流程产出不同的表示。核心是“将构建过程与表示分离”。
模式中涉及几个角色:
场景
优点
缺点
package main
import "fmt"
// 产品:汽车
type Car struct {
Brand string // 汽车品牌
Engine string // 汽车发动机型号
Color string // 汽车颜色
}
// 建造者接口
type Builder interface {
SetBrand() // 设置汽车品牌
SetEngine() // 设置汽车发动机型号
SetColor() // 设置汽车颜色
GetResult() *Car // 获取构建结果
}
// 具体建造者:小汽车建造者
type SmallCarBuilder struct {
car *Car
}
// 实现建造者接口
func (s *SmallCarBuilder) SetBrand() {
s.car.Brand = "小汽车品牌"
}
func (s *SmallCarBuilder) SetEngine() {
s.car.Engine = "1.0L 发动机"
}
func (s *SmallCarBuilder) SetColor() {
s.car.Color = "红色"
}
func (s *SmallCarBuilder) GetResult() *Car {
return s.car
}
// 指挥者:汽车厂
type CarFactory struct {
builder Builder // 使用的建造者
}
// 构造函数
func NewCarFactory(builder Builder) *CarFactory {
return &CarFactory{builder: builder}
}
// 构建汽车的方法
func (c *CarFactory) Construct() *Car {
// 初始化汽车对象
c.builder.GetResult()
c.builder.SetBrand() // 设置汽车品牌
c.builder.SetEngine() // 设置汽车发动机型号
c.builder.SetColor() // 设置汽车颜色
return c.builder.GetResult() // 返回构建结果
}
func main() {
// 创建小汽车建造者
smallCarBuilder := &SmallCarBuilder{car: &Car{}}
// 创建汽车厂并指定建造者
carFactory := NewCarFactory(smallCarBuilder)
// 构建汽车
car := carFactory.Construct()
// 输出汽车配置信息
fmt.Println("汽车配置:")
fmt.Println("品牌:", car.Brand)
fmt.Println("发动机:", car.Engine)
fmt.Println("颜色:", car.Color)
}
汽车配置: 品牌: 小汽车品牌 发动机: 1.0L 发动机 颜色: 红色
本文梳理了 Go 语言中三种常见的创建型设计模式——工厂模式、原型模式和建造者模式,并给出了具体的代码示例和线程安全处理方式。理解这些模式的核心思想,可以帮助我们在实际项目中更灵活地组织对象创建逻辑,写出更易维护、更具扩展性的代码。
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