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Python常用的设计模式有哪些?

时间:2024-05-06 07:01:10 来源:学到牛牛

Python是当下非常热门的一门编程语言,其学习性以及灵活性受到很多人的喜欢,而且功能非常强大,在各个领域都有应用。下面我们一起来看下Python常用的一些设计模式,希望对你能有所帮助。

 

1.设计模式

设计模式是一套被广泛接受且行之有效的编程经验,它提供了一组通用的解决方案,可以应用于各种编程场景。设计模式的出现是为了解决软件开发中的一些常见问题,如代码重用、系统可扩展性、代码可读性等。

 

使用设计模式的好处如下:

 

(1)代码复用:通过使用设计模式,可以将代码分解和组合以实现代码复用。

 

(2)系统可扩展性:设计模式可以使系统更加灵活,易于扩展,并且能够适应不同的需求。

 

(3)代码可读性:使用设计模式可以提高代码的可读性,使代码更加清晰。

 

2.Python中的设计模式

 

Python中的设计模式可以分为三类:创建型模式、结构型模式和行为型模式,本文将介绍其中一些常见的模式。

 

(1) 工厂模式

 

工厂模式是一种创建型模式,它提供了创建对象的最佳方式。工厂模式将对象的创建和使用分离,使对象的创建更加灵活。

 

在Python中,可以使用工厂模式创建各种对象,例如:

 

class Dog:

 

    def __init__(self):

 

        self.name = "dog"

 

class Cat:

 

    def __init__(self):

 

        self.name = "cat"

 

class AnimalFactory:

 

    def create_animal(self, animal_type):

 

        if animal_type == "dog":

 

            return Dog()

 

        elif animal_type == "cat":

 

            return Cat()

 

        else:

 

            return None

 

factory = AnimalFactory()

 

animal = factory.create_animal("dog")

 

print(animal.name) 

 

# 输出:dog

 

(2)单例模式

 

单例模式是一种创建型模式,可确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。

 

在Python中,可以使用装饰器来实现单例模式,例如:

 

class Singleton:

 

    __instance = None

 

    def __new__(cls):

 

        if cls.__instance is None:

 

            cls.__instance = super().__new__(cls)

 

        return cls.__instance

 

a = Singleton()

 

b = Singleton()

 

print(a is b)

 

# 输出:True

 

(3) 适配器模式

 

适配器模式是一种结构型模式,它允许将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口。

 

在Python中,可以使用适配器模式来实现不兼容接口之间的兼容性,例如:

 

class Target:

 

    def request(self):

 

        pass

 

class Adaptee:

 

    def specific_request(self):

 

        pass

 

class Adapter(Target):

 

    def __init__(self, adaptee):

 

        self.adaptee = adaptee

 

 

    def request(self):

 

        self.adaptee.specific_request()

 

adaptee = Adaptee()

 

adapter = Adapter(adaptee)

 

adapter.request()

 

(4)装饰器模式

 

装饰器模式是一种结构型模式,可动态地为对象附加新的行为。

 

在Python中,装饰器是一种特殊的函数,可以用于修改函数或类的行为,例如:

 

def logging(func):

 

    def wrapper(*args, **kwargs):

 

        print("call function:", func.__name__)

 

        return func(*args, **kwargs)

 

    return wrapper

 

 

@logging

 

def foo():

 

    print("hello world")

 

foo()

 

# 输出:调用函数:foo hello world

 

(5)观察者模式

 

观察者模式是一种行为型模式,它定义了对象之间的一对多关系,当一个对象的状态发生变化时,所有依赖于它的对象都将得到通知并自动更新。

 

在Python中,可以使用观察者模式来实现事件驱动编程,例如:

 

class Subject:

 

    def __init__(self):

 

        self.observers = []

 

    def attach(self, observer):

 

        self.observers.append(observer)

 

    def detach(self, observer):

 

        self.observers.remove(observer)

 

    def notify(self):

 

        for observer in self.observers:

 

            observer.update(self)

 

class Observer:

 

    def update(self, subject):

 

        pass

 

class ConcreteSubject(Subject):

 

    def __init__(self):

 

        super().__init__()

 

        self.state = 0

 

 

    def get_state(self):

 

        return self.state

 

    def set_state(self, state):

 

        self.state = state

 

        self.notify()

 

class ConcreteObserver(Observer):

 

    def update(self, subject):

 

        print("state changed to:", subject.get_state())

 

subject = ConcreteSubject()

 

observer = ConcreteObserver()

 

subject.attach(observer)

 

subject.set_state(1)

 

 

# 输出:状态变更为:1

 

综上所述,Python中的设计模式包括工厂模式、单例模式、适配器模式、装饰器模式、观察者模式等。这些模式可以应用于各种编程场景,帮助解决常见的软件开发问题。