单例模式确保类唯一实例，Python通过__new__实现；工厂模式封装对象创建，支持扩展；观察者模式实现一对多依赖更新；装饰器模式动态增强功能，Python原生支持简洁实现。
设计模式是软件开发中对常见问题的可复用解决方案。在Python中，由于其动态类型和灵活的语法特性，很多设计模式可以更简洁地实现。下面介绍几种常见的设计模式及其在Python中的实际应用与示例。
1. 单例模式（Singleton Pattern）
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。适用于配置管理、日志记录等场景。
Python中可以通过多种方式实现单例，最常用的是使用__new__方法控制实例创建：
class Singleton:
_instance = None
def __new__(cls):
if cls._instance is None:
cls._instance = super().__new__(cls)
return cls._instance使用示例
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1 is s2) # 输出: True
这种方式简单有效，适合大多数单例需求。也可以通过装饰器或模块级变量实现，Python的模块天然具有单例属性。
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2. 工厂模式（Factory Pattern）
工厂模式用于创建对象而不暴露创建逻辑，常用于根据不同条件返回不同类的实例。
例如，处理不同类型的文件解析器：
class CSVParser:
def parse(self, data):
return f"解析CSV数据: {data}"
class JSONParser:
def parse(self, data):
return f"解析JSON数据: {data}"
class ParserFactory:
@staticmethod
def get_parser(file_type):
if file_type == "csv":
return CSVParser()
elif file_type == "json":
return JSONParser()
else:
raise ValueError("不支持的文件类型")
使用示例
factory = ParserFactory()
parser = factory.get_parser("json")
print(parser.parse("用户信息"))
工厂模式解耦了对象创建与使用，便于扩展新类型而无需修改客户端代码。
3. 观察者模式（Observer Pattern）
观察者模式定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖者自动更新。
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适用于事件系统、消息通知等场景。Python中可用简单回调机制实现：
class Subject:
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)class Observer:
def update(self, message):
print(f"收到通知: {message}")
使用示例
subject = Subject()
observer_a = Observer()
observer_b = Observer()
subject.attach(observer_a)
subject.attach(observer_b)
subject.notify("系统更新了！")
这种模式提升了系统的松耦合性，广泛应用于GUI和异步任务处理。
4. 装饰器模式（Decorator Pattern）
装饰器模式动态地给对象添加功能，而不改变其结构。Python原生支持@decorator语法，使该模式非常自然。
例如，为函数添加日志或权限检查：
def log_call(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
print(f"调用函数: {func.__name__}")
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@log_call
def greet(name):
print(f"你好, {name}")
greet("小明")
Python装饰器极大简化了装饰器模式的实现，常用于AOP（面向切面编程）场景。
基本上就这些。Python的设计模式应用注重简洁和实用性，不必照搬Java式的复杂结构。理解模式背后的思想，结合语言特性灵活运用，才能写出清晰高效的代码。
