如何在 Python 中选择正确的设计模式（附示例）
设计模式是软件开发中常见问题的经过验证的解决方案。它们为解决设计问题提供了可重用的模板，从而提高了代码的可维护性和灵活性。
但是有这么多可用的设计模式，您如何知道针对给定问题在 python 中实现哪一种？在本文中，我们将探讨选择正确设计模式的步骤，并提供每个示例，以帮助您理解和有效应用它们。
1. 理解问题
选择设计模式的第一步是清楚地了解您要解决的问题。问自己以下问题：
预期的行为是什么？
系统有哪些限制？
可能的延伸或变化点有哪些？
2.设计模式分类
设计模式一般分为三类：
创造：关注对象的创建。
结构：关注对象的组成。
行为：关注对象之间的交互。
确定与您的问题匹配的类别有助于缩小相关模式的数量。
3.选择合适的设计模式
了解问题及其类别后，查看该类别中的设计模式以找到最适合您情况的设计模式。考虑以下几点：
灵活性：该模式是否提供必要的灵活性？
复杂性：这不会带来不必要的复杂性吗？
可扩展性：它是否使未来的扩展更容易？
- python 中的设计模式示例 辛格尔顿 什么时候使用它？ 当您需要确保某个类只有一个实例并提供对该实例的全局访问点时。
python 示例：
`class singletonmeta(类型):
_instance = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if cls not in cls._instance:
cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
return cls._instance[cls]
类 logger(metaclass=singletonmeta):
def log(自我, 消息):
print(f"[log]: {消息}")
使用
logger1 = logger()
logger2 = logger()
print(logger1 is logger2) # 输出：true
logger1.log(“运行中的单例模式。”)
`
为什么它有效？
singletonmeta 是一个控制 logger 实例创建的元类。如果实例已存在，则返回该实例，确保只有一个实例。
工厂
什么时候使用它？
当您有一个包含多个子类的父类，并且根据输入数据，您需要返回其中一个子类。
python 示例：
`类形状：
def 绘制（自身）：
通过
类圆形（形状）：
def 绘制（自身）：
print("画一个圆。")
类正方形（形状）：
def 绘制（自身）：
print("画一个正方形。")
def shape_factory(shape_type):
如果 shape_type == "圆":
返回圆()
elif shape_type == "方形":
返回 square()
其他：
raise valueerror("未知的形状类型。")
使用
shape = shape_factory("圆")
shape.draw() # 输出：画一个圆。
`
为什么它有效？
工厂封装了对象创建逻辑，允许在不暴露底层逻辑的情况下创建实例。
观察
什么时候使用它？
当你有一个对象（主体）需要在状态发生变化时通知多个其他对象（观察者）。
python 示例：
`课程主题：
def init(self):
self._observers = []
def attach(self, observer):
self._observers.append(observer)
def notify(self, message):
for observer in self._observers:
observer.update(message)
类观察者：
def 更新（自我，消息）：
通过
类 emailobserver(观察者):
def 更新（自我，消息）：
print(f"邮件通知：{message}")
类 smsobserver（观察者）：
def 更新（自我，消息）：
print(f"短信通知：{message}")
使用
主题=主题()
subject.attach(emailobserver())
subject.attach(smsobserver())
subject.notify("观察者模式已实现。")
`
为什么它有效？
主体维护观察者列表并通知他们变化，从而允许解耦通信。
策略
什么时候使用它？
当您有多种算法来执行一项任务并且您想要动态地交换它们时。
python 示例：
`导入类型
类文本处理器：
def init（自身，格式化程序）：
self.formatter = types.methodtype(formatter, self)
def process(self, text):
return self.formatter(text)
def uppercase_formatter(self, text):
return text.upper()
def lowercase_formatter(self, text):
return text.lower()
使用
处理器 = textprocessor(uppercase_formatter)
print(processor.process("hello world")) # 输出：hello world
processor.formatter = types.methodtype(lowercase_formatter, 处理器)
print(processor.process("hello world")) # 输出：hello world
`
为什么它有效？
策略模式允许您通过为格式分配新函数来动态更改对象使用的算法。
装饰器
什么时候使用它？
当您想要动态地向对象添加新功能而不更改其结构时。
python 示例：
`def bold_decorator(func):
def 包装器():
返回“”+ func() +“”
返回包装
def italic_decorator(func):
def 包装器():
返回 "" + func() + ""
返回包装
@bold_decorator
@italic_decorator
def say_hello():
返回“你好”
使用
print(say_hello()) # 输出：你好
`
它为什么有效？
装饰器允许您包装函数以添加功能，例如此处的格式化，而无需修改原始函数。
适应
什么时候使用它？
当您需要使用现有的类但其接口不符合您的需求时。
python 示例：
`europeansocketinterface 类：
定义电压（自身）：通过
def live(self): 通过
def 中立（自我）：通过
类europeansocket（europeansocketinterface）：
定义电压（自身）：
返回230
def live(self):
return 1
def neutral(self):
return -1
usasocketinterface 类：
定义电压（自身）：通过
def live(self): 通过
def 中立（自我）：通过
类适配器（usasocketinterface）：
def init(self, european_socket):
self.european_socket = european_socket
def voltage(self):
return 110
def live(self):
return self.european_socket.live()
def neutral(self):
return self.european_socket.neutral()
使用
euro_socket = europeansocket()
适配器 = 适配器(euro_socket)
print(f"电压：{adapter.voltage()}v") # 输出：电压：110v
`
适配器将一个类的接口转换为客户端期望的另一个接口，从而允许不兼容的接口之间兼容。
命令
什么时候使用它？
当您想将请求封装为对象时，允许您使用不同的请求、队列或日志记录来配置客户端。
python 示例：
`类命令：
def 执行（自我）：
通过
类 lightoncommand(命令):
def init(self, light):
self.light = 光
def execute(self):
self.light.turn_on()
类 lightoffcommand(命令):
def init(self, light):
self.light = 光
def execute(self):
self.light.turn_off()
类光：
def open_on(自身):
print("灯亮了")
def turn_off(self): print("Light turned OFF")
远程控制类：
def 提交（自我，命令）：
命令.execute()
使用
光 = light()
on_command = lightoncommand(灯光)
off_command = lightoffcommand(光)
远程 = remotecontrol()
remote.submit(on_command) # 输出：灯亮
remote.submit(off_command) # 输出：灯关闭
`
为什么它有效？
命令模式将操作转换为对象，允许配置、排队或取消操作。
5. 结论
在 python 中选择正确的设计模式需要清楚地了解要解决的问题和可用的模式。通过对问题进行分类并分析每种模式的优点，您可以选择提供最有效解决方案的一种。
请记住，设计模式是改进代码的工具，而不是需要遵循的严格规则。明智地使用它们来编写干净、可维护且可扩展的 python 代码。
6. 额外资源
书籍：
设计模式：可重用面向对象软件的元素 erich gamma 等人
埃里克·弗里曼 (eric freeman) 和伊丽莎白·罗布森 (elisabeth robson) 的 head first 设计模式。
网站：
重构大师
深入研究设计模式
感谢您的阅读！欢迎在评论中分享您使用 python 设计模式的经验。
以上就是如何在 Python 中选择正确的设计模式（附示例）的详细内容，更多请关注其它相关文章！