哪家建网站,网站编辑器是怎么做的,南昌网站建设制作公司,wordpress电商爬虫批量上产品4.11 设计模式
在Python中#xff0c;类的设计模式是指一种通用的解决方案或设计模板#xff0c;针对特定的问题或需求构建类结构#xff0c;并提供相关的方法和属性。这些设计模式可以帮助开发人员遵循最佳实践、提高代码质量、增强可读性、降低维护成本。 需要注意的是类的设计模式是指一种通用的解决方案或设计模板针对特定的问题或需求构建类结构并提供相关的方法和属性。这些设计模式可以帮助开发人员遵循最佳实践、提高代码质量、增强可读性、降低维护成本。 需要注意的是类设计模式不是语言特定的这些模式同样适用于其他面向对象编程语言。 在 Python 中有多种常见的类设计模式。下面将进行介绍。
4.11.1 工厂模式Factory Pattern
用于创建对象实例的模式简化了对象的创建过程。 在Python中类设计的工厂模式是一种创建对象的方法。它可以使用一个公共接口来创建不同的对象这些对象通常共享相同的属性和行为。更具体地说工厂模式可以通过使用过程化编程技术和面向对象编程技术来实现。 下面是一个示例
class Dog:def __init__(self, name):self._name namedef speak(self):return Woof!class Cat:def __init__(self, name):self._name namedef speak(self):return Meow!def get_pet(petdog):pets dict(dogDog(Hope), catCat(Peace))return pets[pet]dog get_pet(dog)
print(dog.speak())cat get_pet(cat)
print(cat.speak())在上述代码中我们定义了两个类Dog和Cat每个类都有它自己的__init__函数和speak方法。然后我们定义了一个get_pet函数该函数接收一个参数pet并根据传递的值获取pets字典中对应的实例赋值给dog或者cat变量中。 如果传入的pet参数是dog那么将调用get_pet函数并返回一个Dog对象而如果传入的参数是cat那么会返回一个Cat对象。最后我们分别调用了dog.speak()和cat.speak()方法输出其对应的声音。 这种设计模式对于以下情况非常有用
当我们需要隐藏对象创建的实现细节时。当我们希望将对象的创建与使用分开时。当我们想要通过公共接口在运行时确定对象类型时。
4.11.2 单例模式Singleton Pattern
确保类只能有一个实例并提供对该实例的全局访问点。 在Python中类设计的单例模式是指一个类只有一个实例对象。这意味着无论如何调用该类在内存中只会存在同一个实例对象如果再次创建该类的实例对象时将返回已经存在的那个。这可以避免在程序中多次创建相同的对象节省资源和提高性能。 下面是一个示例
class Singleton:__instance Nonedef __new__(cls, name):if cls.__instance is None:cls.__instance super().__new__(cls)cls.__instance.__initialized Falsereturn cls.__instancedef __init__(self, name):if not self.__initialized:self.name nameself.__initialized Truedef say_hello(self):print(fHello, I am {self.name} ({id(self)})!)在上述代码中我们定义了一个名为Singleton的类使用了双重判断的方式确保仅创建一个实例对象。在类的__new__方法中如果没有创建过实例对象就通过super()调用父类的__new__方法来创建一个实例对象并将它赋值给__instance属性。若已经创建过实例对象则直接返回现有的那个实例对象。同时类中的__initialized属性用于确保__init__方法只执行一次。
我们还在类的__init__方法中添加了一个名为name的属性以标识该实例的名称。最后我们定义了一个say_hello方法用于输出实例的名称和其在内存中的地址。 下面展示如何使用Singleton类
dog1 Singleton(Hope)
dog2 Singleton(Peace)print(id(dog1))
print(id(dog2))dog1.say_hello()
dog2.say_hello()print(dog1 dog2)在上述代码中我们先创建了两个实例对象dog1和dog2采用不同的name但是由于是单例模式只有第一次的name能够正常赋值dog2的name则无法再次赋值。最后得到的结果就显示dog1和dog2的id一致say_hello函数返回的也一致。
4.11.3 观察者模式Observer Pattern
在对象之间建立一对多的依赖关系以便当一个对象状态更改时通知其所有依赖项。 在Python中类设计的观察者模式是指当一个对象的状态发生改变时所有依赖它的其他对象都会得到通知并自动更新。 下面是一个示例
class Observer:def update(self, obj, *args, **kwargs):passclass Observable:def __init__(self):self._observers []def addObserver(self, observer):if observer not in self._observers:self._observers.append(observer)def removeObserver(self, observer):if observer in self._observers:self._observers.remove(observer)def notifyObservers(self, obj, *args, **kwargs):for observer in self._observers:observer.update(obj, *args, **kwargs)class Dog(Observable):def __init__(self, namedog):super().__init__()self._name namedef setName(self, name):self._name nameself.notifyObservers(self)def getName(self):return self._nameclass Owner(Observer):def __init__(self, name):self._name namedef update(self, dog, *args, **kwargs):print(f{self._name}: {dog.getName()} seems happy today!)dog1 Dog(Hope)
dog2 Dog(Peace)
owner1 Owner(Alice)
owner2 Owner(Bob)dog1.addObserver(owner1)
dog1.addObserver(owner2)
dog2.addObserver(owner2)dog1.setName(Happy Hope)
dog2.setName(Peaceful Peace)在上面的代码中我们定义了两个类Observer和Observable以及继承自Observable的Dog类和继承自Observer的Owner类。 Observer类中定义了名称为update的方法这是观察者需要实现的方法。在本例中我们没有在其中写入任何代码。 Observable 类实现了添加、删除和通知观察者对象的方法其中addObserver将要添加的观察者放入到观察者列表中。此时观察者可以根据removeObserver则是从观察者列表中剔除。notifyObservers则是通知观察者。
4.11.4 适配器模式Adapter Pattern
将接口转换为其他接口以兼容客户端代码的需求。 适配器模式是一种设计模式它允许我们将一个类的接口转换为另一个客户端所期望的接口。在Python中适配器模式的实现方式通常涉及到继承和组合两种方式。 下面是一个使用继承实现适配器模式的示例假设我们有两个类一个是Adaptee类具有不同于目标客户端所期望的接口
class Adaptee:def specific_request(self):return adaptee code和一个客户端所期望的接口Target
class Target:def request(self):pass我们可以通过TargetClassAdapter类来使Adaptee与Target兼容适配器将Adaptee的方法调用转换成Target客户端所期望的接口
class TargetClassAdapter(Target, Adaptee):def request(self):return self.specific_request()这样一来客户端就可以使用TargetClassAdapter类来调用Adatpee的方法同时符合Target接口规范
if __name__ __main__:target TargetClassAdapter()result target.request()print(result) # adaptee code同样我们也可以使用组合方式来实现适配器模式。
4.11.5 组合模式Composite Pattern
通过将对象组合成树形结构使得单个对象和组合对象都可以按统一的方式进行处理。 在Python中组合模式指的是将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合能让客户端以一致的方式处理个别对象以及对象组合。 以下是使用Python实现组合模式的简单示例
class Component:def __init__(self, name):self.name namedef add(self, component):passdef remove(self, component):passdef display(self, depth):passclass Leaf(Component):def add(self, component):print(Cannot add to a leaf)def remove(self, component):print(Cannot remove from a leaf)def display(self, depth):print(- * depth self.name)class Composite(Component):def __init__(self, name):super().__init__(name)self.children []def add(self, component):self.children.append(component)def remove(self, component):self.children.remove(component)def display(self, depth):print(- * depth self.name)for child in self.children:child.display(depth 2)if __name__ __main__:root Composite(root)root.add(Leaf(leaf A))root.add(Leaf(leaf B))comp Composite(Composite X)comp.add(Leaf(leaf XA))comp.add(Leaf(leaf XB))root.add(comp)root.display(1)在这个例子中Component类代表组合模式中的组件其中包含了添加、删除和显示其内容的方法。Leaf类代表叶节点不能够包含其他的组件。Composite类代表组合节点包含了多个子组件。 在这个示例中创建了一个root组合节点包含两个叶节点Leaf A和Leaf B以及一个名为Composite X的子组合节点。调用display()方法时将按树形结构递归地显示所有组件的内容。
4.11.6 策略模式Strategy Pattern
定义算法族使它们之间可以互相替换而不会影响到客户端的使用。 类的策略模式是一种设计模式它允许在运行时选择算法的不同变体或行为。这个模式中我们将不同的算法或策略封装成不同的类并让他们可以相互替换。 以下是一个简单的代码示例
class Strategy:def do_algorithm(self, data):passclass ConcreteStrategyA(Strategy):def do_algorithm(self, data):return sorted(data)class ConcreteStrategyB(Strategy):def do_algorithm(self, data):return list(reversed(sorted(data)))class Context:def __init__(self, strategy: Strategy):self._strategy strategydef execute_strategy(self, data):return self._strategy.do_algorithm(data)if __name__ __main__:context_a Context(ConcreteStrategyA())result_a context_a.execute_strategy([1, 3, 2])print(result_a)context_b Context(ConcreteStrategyB())result_b context_b.execute_strategy([1, 3, 2])print(result_b)在这个例子中我们定义了一个Strategy的基类和两个具体的策略类:ConcreteStrategyA和ConcreteStrategyB。每个策略类都实现了do_algorithm方法并分别提供了不同的实现。 接着我们定义了一个上下文类Context用来执行策略并生成所需的结果。这个类包含一个指向Strategy对象的引用并在执行方法时将数据传递给所选的策略类进行处理。 最后我们可以创建不同的上下文对象并通过方法的多态性执行相应的策略。这样就可以实现运行时动态选择算法行为的目的。
4.11.7 装饰器模式Decorator Pattern
动态地向对象添加额外的行为而无需修改原始类的代码。 在Python中类设计的装饰器模式是指使用装饰器来修改一个类的行为或属性而不必直接修改该类的原始定义。这可以使代码更加灵活和可维护。 以下是一个实例其中定义了一个名为Logger的装饰器它可以添加记录方法到一个类中
def Logger(cls):A decorator that adds logging functionality to a class# Define the logging methoddef log(self, message):print(f{self.__class__.__name__}: {message})# Add the logging method to the classcls.log log# Return the modified classreturn cls# Define a class with the Logger decorator
Logger
class MyClass:pass# Use the class and its logging method
my_object MyClass()
my_object.log(Hello World!)在上面的示例中Logger函数作为一个装饰器来使用用于增加Python类的日志功能。当我们在类定义之前应用此装饰器时Logger函数将自动被调用并向该类添加log方法这个方法可以访问该类的名称和任何传递给它的消息。因此在创建MyClass对象后我们可以调用该对象的log方法并输出一条带有类的名称和消息的日志信息。
4.11.8 建造者模式Builder Pattern
将复杂的对象构建与其表示分离以便不同的表示方式可以用于该对象进行构建。 类设计的建造者模式是一种创建复杂对象的设计模式它使用多个简单的对象逐步构建出一个复杂的对象。这种模式是将一个复杂对象的构建与其表示分离使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 在Python中可以用下面的示例演示建造者模式。
class Pizza:def __init__(self, dough, sauce, toppings[]):self.dough doughself.sauce sauceself.toppings toppingsdef __str__(self):return dough: {}, sauce: {}, toppings: {}.format(self.dough, self.sauce, , .join(self.toppings))class PizzaBuilder:def __init__(self):self.pizza Pizza()def set_dough(self, dough):self.pizza.dough doughreturn selfdef set_sauce(self, sauce):self.pizza.sauce saucereturn selfdef add_topping(self, topping):self.pizza.toppings.append(topping)return selfdef build(self):return self.pizzaclass MargheritaPizzaBuilder(PizzaBuilder):def __init__(self):super().__init__()self.pizza.dough thinself.pizza.sauce tomatodef add_toppings(self):self.pizza.toppings.extend([mozzarella, basil])return selfclass PepperoniPizzaBuilder(PizzaBuilder):def __init__(self):super().__init__()self.pizza.dough panself.pizza.sauce tomatodef add_toppings(self):self.pizza.toppings.extend([mozzarella, pepperoni])return selfclass Director:def __init__(self, builderNone):self.builder builderdef set_builder(self, builder):self.builder builderdef construct_pizza(self):if not self.builder:raise ValueError(Builder is not set)self.builder.add_topping().build()在这个例子中PizzaBuilder类可以创建定制并返回Pizza。MargheritaPizzaBuilder、PepperoniPizzaBuilder则创建特定的Pizza。Director类则可以通过传入不同的PizzaBuilder构建出不同的Pizza。使得同样的构建过程创建出不同的Pizza。
