10个经典Python设计模式解析

大家好！今天咱们来聊聊Python编程中的那些“武林秘籍”——设计模式。它们就像编程界的暗号，让你的代码更加优雅、高效。让我们一起揭开这些模式的神秘面纱，看看它们在实际项目中的神奇作用吧！

1. 工厂模式（Factory Pattern）

想象一下，你有个大冰箱，每次需要冰淇淋时，你都不用直接打开冷冻室，而是通过一个工厂方法来决定要哪种口味。

def create_creamy_icecream(): return CreamyIceCream()
def create_fruit_icecream(): return FruitIceCream()
class IceCreamFactory:@staticmethoddef get_icecream(kind): if kind == 'creamy':return create_creamy_icecream()elif kind == 'fruit':return create_fruit_icecream()

2. 装饰器模式（Decorator Pattern）

好比给房间添加装饰，改变外观但不改变核心功能。比如，给打印语句加上颜色：

def color_decorator(func):def wrapper(color):print(f"{color} {func(color)}")return wrapper
@color_decorator
def say_hello(name): print(f"Hello, {name}")
say_hello("Python")  # 输出: Red Hello, Python

3. 单例模式（Singleton Pattern）

确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。就像一个班级只有一个班长：

class Singleton:_instance = Nonedef __new__(cls):if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instance
class MyClass(Singleton):pass
obj1 = MyClass()
obj2 = MyClass()  # obj1和obj2指向同一个实例

4. 观察者模式（Observer Pattern）

当数据变化时，所有依赖它的对象都会得到通知。就像天气预报，一旦有新的天气数据，所有订阅者都会收到更新：

class Subject:def attach(self, observer): self.observers.append(observer)def detach(self, observer): self.observers.remove(observer)def notify(self): for observer in self.observers: observer.update()
class Observer:def update(self, data): print(f"New data: {data}")
subject = Subject()
observer1 = Observer()
subject.attach(observer1)
subject.notify()  # 输出: New data: ...

5. 策略模式（Strategy Pattern）

在不同情况下使用不同的算法，而无需修改使用算法的代码。就像烹饪，根据食材选择不同的烹饪方式：

class CookingStrategy:def cook(self, ingredient): pass
class BoilingStrategy(CookingStrategy):def cook(self, ingredient): print(f"Heating {ingredient} to boil...")
class GrillingStrategy(CookingStrategy):def cook(self, ingredient): print(f"Grilling {ingredient}...")
class Kitchen:def __init__(self, strategy):self.strategy = strategydef cook(self, ingredient):self.strategy.cook(ingredient)
kitchen = Kitchen(BoilingStrategy())
kitchen.cook("water")  # 输出: Heating water to boil...

6. 适配器模式（Adapter Pattern）

让不兼容的对象协同工作，就像老式电视和现代播放器之间的连接器：

class OldTV:def play(self, channel): print(f"Watching channel {channel}")
class RemoteAdapter:def __init__(self, tv):self.tv = tvdef press_button(self, command): getattr(self.tv, command)()
remote = RemoteAdapter(OldTV())
remote.press_button("play")  # 输出: Watching channel ...

7. 代理模式（Proxy Pattern）

为对象提供一个替身，对原对象进行控制或包装。想象一个网站缓存：

class RemoteImage:def __init__(self, url):self.url = urldef display(self):print(f"Displaying image from {self.url}")
class LocalImageProxy(RemoteImage):def display(self):print("Loading image from cache...")super().display()

8. 迭代器模式（Iterator Pattern）

遍历集合而不需要暴露其内部结构。就像翻阅书页：

class Book:def __iter__(self):self.page = 1return selfdef __next__(self):if self.page > 10:raise StopIterationresult = f"Page {self.page}"self.page += 1return result
book = Book()
for page in book: print(page)  # 输出: Page 1, Page 2, ..., Page 10

9. 命令模式（Command Pattern）

将请求封装为对象，使你能够推迟或更改请求的执行。就像点餐系统：

class Command:def execute(self): pass
class Order(Command):def execute(self, item): print(f"Preparing {item}...")
class Kitchen:def execute_order(self, cmd): cmd.execute()
order = Order()
kitchen = Kitchen()
kitchen.execute_order(order)  # 输出: Preparing ...

10. 享元模式（Flyweight Pattern）

通过共享对象来节约内存，减少重复。像打印海报，每个字母可以共享：

class Letter:def __init__(self, text):self.text = text
class FlyweightLetter(Letter):_instances = {}def __new__(cls, text):if text not in cls._instances:cls._instances[text] = super().__new__(cls, text)return cls._instances[text]
poster = "Python"
print([l.text for l in poster])  # 输出: ['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']