Python语言学习：设计模式、单例模式

2022年第04周。 这一周Python语言学习，记录如下。

01设计模式

1.1 设计模式简介

设计模式是解决特定问题的解决方案。

设计模式的优点：

• 1 可以在多个项目重复使用。
• 2 问题可以在架构级别来解决。
• 3 经过了时间的验证和良好的证明，是开发人员和架构师的宝贵经验。
• 4 具有可靠性和依赖性。

为了更好地认识设计模式，我们先理解这些术语。

• 1 代码段：用某种语言编写的一段具有特定用途的代码。例如，Python语言链接数据库的代码段。
• 2 设计：用来解决特定问题的优秀解决方案。
• 3 标准：一种解决某类问题的方法，非常通用，并且适用于当前的情况。
• 4 模式：一个经过时间考验的、高效、可扩展的解决方案，能够解决一类已知问题。

1.2 设计模式分类

GoF在他们的设计模式书籍《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》中讲到了23种设计模式，分为三类。

• 1 创建型模式
• 2 结构型模式
• 3 行为型模式

模式的分类主要基于对象的创建、软件应用程序中类和对象的构造方式，还涉及对象之间的交互方式。

创建型模式的性质。

• 1 它们的运行机制基于对象的创建方式。
• 2 它们将对象创建的细节隔离开来。
• 3 代码与所创建的对象类型无关。 单例模式就是创建型模式的一个例子。

结构型模式的性质。

• 1 致力于设计出通过组合获得更强大功能的对象和类的结构。
• 2 重点是简化结构并识别类和对象之间的关系。
• 3 它们主要关注类的继承和组合。 适配器模式就是结构型模式的一个例子。

行为型模式的性质。

• 1 关注对象之间的交互以及对象的响应性。
• 2 对象应该能够交互，同时仍然保持松散耦合。

设计模式的学习和理解，需要我们对面向对象编程OOP有一定的认识。 Python语言学习：面向对象编程，这篇文章介绍OOP的基本知识。

1.3 面向对象设计原则

面向对象设计原则，有利于我们深入学习和理解设计模式。遵循和应用好这些原则，可以让我们软件架构、设计和实现更健壮、稳定、灵活、强大。

1 开放/封闭原则

开放/封闭原则，类和对象及其方法对于扩展来说，是开放的；对于修改来说，是要封闭的。 这个原则的优点。

• 1 现有的类不会被修改，因此退化的可能性较小。
• 2 有助于保持以前代码的向后兼容性。

2 控制反转原则

控制反转原则，高层级的模块不应该依赖于低层级的模块，它们应该依赖于抽象。任何两个模块都不应以紧密的方式相互依赖。 这个原则的优点。

• 1 消弱了模块间的紧耦合，因此消除了系统中的复杂性。
• 2 由于依赖模块之间有一个明确的抽象层（由钩子或参数提供），因此便于通过更好的方式处理模块之间的依赖关系。

3 接口隔离原则

接口隔离原则，客户端不应该依赖于它们不需要使用的接口。 这个原则的优点。

• 1 它强制开发人员编写瘦身型接口，并使方法与接口紧密无关。
• 2 防止向接口中随意填写方法。

4 单一职责原则

单一职责原则，类的职责单一，引起类变化的原因单一。 这个原则的优点。

• 1 每当一个功能发生变化时，除了特定类需要改变外，其他类无需变动。
• 2 如果一个类有多种功能，那么依赖它的类必定会由于多种原因而经历多次修改，这是应该避免的。

5 替换原则

替换原则，派生类必须能够完全取代基类。

02单例设计模式

单例设计模式是最简单和最著名的一种创建型设计模式。

单例设计模式意图：

• 1 确保类有且只有一个对象被创建。
• 2 为对象提供一个访问点，以使程序可以全局访问对象。
• 3 控制共享资源的并行访问。

单例设计模式应用场景：

• 1 打印机后台处理程序
• 2 数据库操作程序 等等。

单例模式参考代码。

class Singleton(object):

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, "instance"):
            cls.instance = super().__new__(cls)
        return cls.instance


s = Singleton()
print("Object created", s)

s1 = Singleton()
print("Object created", s1)

运行结果