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：
立即学习“Python免费学习笔记（深入）”；
《PHP设计模式》首先介绍了设计模式，讲述了设计模式的使用及重要性，并且详细说明了应用设计模式的场合。接下来，本书通过代码示例介绍了许多设计模式。最后，本书通过全面深入的案例分析说明了如何使用设计模式来计划新的应用程序，如何采用PHP语言编写这些模式，以及如何使用书中介绍的设计模式修正和重构已有的代码块。作者采用专业的、便于使用的格式来介绍相关的概念，自学成才的编程人员与经过更多正规培训的编程人员
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。
