python之路，Day24 常用设计模式学习 -清零世界

概述

设计模式（Design Patterns）

——可复用面向对象软件的基础

设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因。

经典的《设计模式》一书归纳出23种设计模式，这23种模式又可归为，创建型、结构型和行为型3大类

前面讲过，社会化的分工越来越细，自然在软件设计方面也是如此，因此对象的创建和对象的使用分开也就成为了必然趋势。因为对象的创建会消耗掉系统的很多资源，所以单独对对象的创建进行研究，从而能够高效地创建对象就是创建型模式要探讨的问题。这里有6个具体的创建型模式可供研究，它们分别是：

简单工厂模式（Simple Factory）；

工厂方法模式（Factory Method）；

抽象工厂模式（Abstract Factory）；

创建者模式（Builder）；

原型模式（Prototype）；

单例模式（Singleton）。

说明：严格来说，简单工厂模式不是GoF总结出来的23种设计模式之一。

在解决了对象的创建问题之后，对象的组成以及对象之间的依赖关系就成了开发人员关注的焦点，因为如何设计对象的结构、继承和依赖关系会影响到后续程序的维护性、代码的健壮性、耦合性等。对象结构的设计很容易体现出设计人员水平的高低，这里有7个具体的结构型模式可供研究，它们分别是：

外观模式（Facade）；

适配器模式（Adapter）；

代理模式（Proxy）；

装饰模式（Decorator）；

桥模式（Bridge）；

组合模式（Composite）；

享元模式（Flyweight）

在对象的结构和对象的创建问题都解决了之后，就剩下对象的行为问题了，如果对象的行为设计的好，那么对象的行为就会更清晰，它们之间的协作效率就会提高，这里有11个具体的行为型模式可供研究，它们分别是：

模板方法模式（Template Method）；

观察者模式（Observer）；

状态模式（State）；

策略模式（Strategy）；

职责链模式（Chain of Responsibility）；

命令模式（Command）；

访问者模式（Visitor）；

调停者模式（Mediator）；

备忘录模式（Memento）；

迭代器模式（Iterator）；

解释器模式（Interpreter）。

1、开闭原则（Open Close Principle）

开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

这个是开闭原则的基础，具体内容：是对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

意图：

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory Method 使一个类的实例化延迟到其子类。

适用性：

当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。

当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。

当类将创建对象的职责委托给多个子类中的某一个。

<span style="color: #0000ff;"&gt;def</span><span style="color: #000000;"&gt; getShape(self):
  </span><span style="color: #0000ff;"&gt;return</span><span style="color: #000000;"&gt; self.shape_name

class Circle(ShapeFactory):

def init(self):
self.shape_name = "Circle"
def draw(self):
print('draw circle')

class Rectangle(ShapeFactory):
def init(self):
self.shape_name = "Retangle"
def draw(self):
print('draw Rectangle')

class Shape(object):
'''接口类，负责决定创建哪个ShapeFactory的子类'''
def create(self,shape):
if shape == 'Circle':
return Circle()
elif shape == 'Rectangle':
return Rectangle()
else:
return None

fac = Shape()
obj = fac.create('Circle')
obj.draw()
obj.getShape()

优点：客户端不需要修改代码。缺点：当需要增加新的运算类的时候，不仅需新加运算类，还要修改工厂类，违反了开闭原则。　　

这个和简单工厂有区别，简单工厂模式只有一个工厂，工厂方法模式对每一个产品都有相应的工厂

　　好处：增加一个运算类（例如N次方类），只需要增加运算类和相对应的工厂，两个类，不需要修改工厂类。

　　缺点：增加运算类，会修改客户端代码，工厂方法只是把简单工厂的内部逻辑判断移到了客户端进行。

<span style="color: #0000ff;"&gt;def</span><span style="color: #000000;"&gt; getShape(self):
    </span><span style="color: #0000ff;"&gt;return</span><span style="color: #000000;"&gt; self.shape_name

class Circle(ShapeFactory):

</span><span style="color: #0000ff;"&gt;def</span> <span style="color: #800080;"&gt;<a href="https://www.jb51.cc/tag/init/" target="_blank" class="keywords">__init__</a></span><span style="color: #000000;"&gt;(self):
    self.shape_name </span>= <span style="color: #800000;"&gt;"</span><span style="color: #800000;"&gt;Circle</span><span style="color: #800000;"&gt;"</span>
<span style="color: #0000ff;"&gt;def</span><span style="color: #000000;"&gt; draw(self):
    </span><span style="color: #0000ff;"&gt;print</span>(<span style="color: #800000;"&gt;'</span><span style="color: #800000;"&gt;draw circle</span><span style="color: #800000;"&gt;'</span><span style="color: #000000;"&gt;)

<span style="color: #0000ff;"&gt;def</span><span style="color: #000000;"&gt; draw(self):
    </span><span style="color: #0000ff;"&gt;print</span>(<span style="color: #800000;"&gt;'</span><span style="color: #800000;"&gt;draw Rectangle</span><span style="color: #800000;"&gt;'</span><span style="color: #000000;"&gt;)

class ShapeInterfaceFactory(object):
'''接口基类'''
def create(self):
'''把要创建的工厂对象装配进来'''
raise NotImplementedError

class ShapeCircle(ShapeInterfaceFactory):
def create(self):
return Circle()

class ShapeRectangle(ShapeInterfaceFactory):
def create(self):
return Rectangle()

shape_interface = ShapeCircle()
obj = shape_interface.create()
obj.getShape()
obj.draw()

shape_interface2 = ShapeRectangle()
obj2 = shape_interface2.create()
obj2.draw()

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