設(shè)計模式是軟件開發(fā)中常見問題的經(jīng)過驗證的解決方案。它們?yōu)榻鉀Q設(shè)計問題提供了可重用的模板，從而提高了代碼的可維護性和靈活性。

但是有這么多可用的設(shè)計模式，您如何知道針對給定問題在 Python 中實現(xiàn)哪一種？在本文中，我們將探討選擇正確設(shè)計模式的步驟，并提供每個示例，以幫助您理解和有效應(yīng)用它們。

1. 理解問題

選擇設(shè)計模式的第一步是清楚地了解您要解決的問題。問自己以下問題：

預(yù)期的行為是什么？
系統(tǒng)有哪些限制？
可能的延伸或變化點有哪些？

2.設(shè)計模式分類

設(shè)計模式一般分為三類：

創(chuàng)造：關(guān)注對象的創(chuàng)建。
結(jié)構(gòu)：關(guān)注對象的組成。
行為：關(guān)注對象之間的交互。
確定與您的問題匹配的類別有助于縮小相關(guān)模式的數(shù)量。

3.選擇合適的設(shè)計模式

了解問題及其類別后，查看該類別中的設(shè)計模式以找到最適合您情況的設(shè)計模式?？紤]以下幾點：

靈活性：該模式是否提供必要的靈活性？
復(fù)雜性：這不會帶來不必要的復(fù)雜性嗎？
可擴展性：它是否使未來的擴展更容易？

1. Python 中的設(shè)計模式示例 辛格爾頓 什么時候使用它？ 當(dāng)您需要確保某個類只有一個實例并提供對該實例的全局訪問點時。

Python 示例：
`class SingletonMeta(類型):
_instance = {}

def __call__(cls, *args, **kwargs):
    if cls not in cls._instance:
        cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
    return cls._instance[cls]

類 Logger(metaclass=SingletonMeta):
def log(自我, 消息):
print(f"[LOG]: {消息}")

使用

logger1 = Logger()
logger2 = Logger()

print(logger1 is logger2) # 輸出：True

logger1.log(“運行中的單例模式?！?
`
為什么它有效？
SingletonMeta 是一個控制 Logger 實例創(chuàng)建的元類。如果實例已存在，則返回該實例，確保只有一個實例。

工廠
什么時候使用它？
當(dāng)您有一個包含多個子類的父類，并且根據(jù)輸入數(shù)據(jù)，您需要返回其中一個子類。

Python 示例：
`類形狀：
def 繪制（自身）：
通過

類圓形（形狀）：
def 繪制（自身）：
print("畫一個圓。")

類正方形（形狀）：
def 繪制（自身）：
print("畫一個正方形。")

def shape_factory(shape_type):
如果 shape_type == "圓":
返回圓()
elif shape_type == "方形":
返回 Square()
其他：
raise ValueError("未知的形狀類型。")

使用

shape = shape_factory("圓")
shape.draw() # 輸出：畫一個圓。
`
為什么它有效？
工廠封裝了對象創(chuàng)建邏輯，允許在不暴露底層邏輯的情況下創(chuàng)建實例。

觀察
什么時候使用它？
當(dāng)你有一個對象（主體）需要在狀態(tài)發(fā)生變化時通知多個其他對象（觀察者）。

Python 示例：
`課程主題：
def init(self):
self._observers = []

def __call__(cls, *args, **kwargs):
    if cls not in cls._instance:
        cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
    return cls._instance[cls]

類觀察者：
def 更新（自我，消息）：
通過

類 EmailObserver(觀察者):
def 更新（自我，消息）：
print(f"郵件通知：{message}")

類 SMSObserver（觀察者）：
def 更新（自我，消息）：
print(f"短信通知：{message}")

使用

主題=主題()
subject.attach(EmailObserver())
subject.attach(SMSObserver())

subject.notify("觀察者模式已實現(xiàn)。")
`
為什么它有效？
主體維護觀察者列表并通知他們變化，從而允許解耦通信。
策略
什么時候使用它？
當(dāng)您有多種算法來執(zhí)行一項任務(wù)并且您想要動態(tài)地交換它們時。

Python 示例：
`導(dǎo)入類型

類文本處理器：
def init（自身，格式化程序）：
self.formatter = types.MethodType(formatter, self)

def attach(self, observer):
    self._observers.append(observer)

def notify(self, message):
    for observer in self._observers:
        observer.update(message)

def uppercase_formatter(self, text):
return text.upper()

def lowercase_formatter(self, text):
return text.lower()

使用

處理器 = TextProcessor(uppercase_formatter)
print(processor.process("Hello World")) # 輸出：HELLO WORLD

processor.formatter = types.MethodType(lowercase_formatter, 處理器)
print(processor.process("Hello World")) # 輸出：hello world
`
為什么它有效？
策略模式允許您通過為格式分配新函數(shù)來動態(tài)更改對象使用的算法。

裝飾器
什么時候使用它？
當(dāng)您想要動態(tài)地向?qū)ο筇砑有鹿δ芏桓钠浣Y(jié)構(gòu)時。

Python 示例：
`def bold_decorator(func):
def 包裝器():
return "" func() ""
返回包裝

def italic_decorator(func):
def 包裝器():
return "" func() ""
返回包裝

@bold_decorator
@italic_decorator
def say_hello():
返回“你好”

使用

print(say_hello()) # 輸出：你好
`

它為什么有效？
裝飾器允許您包裝函數(shù)以添加功能，例如在此處進行格式化，而無需修改原始函數(shù)。

適應(yīng)
什么時候使用它？
當(dāng)您需要使用現(xiàn)有的類但其接口不符合您的需求時。

Python 示例：
`class EuropeanSocketInterface:
定義電壓（自身）：通過
def live(self): 通過
def 中立（自我）：通過

類EuropeanSocket（EuropeanSocketInterface）：
定義電壓（自身）：
返回230

def __call__(cls, *args, **kwargs):
    if cls not in cls._instance:
        cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
    return cls._instance[cls]

USASocketInterface 類：
定義電壓（自身）：通過
def live(self): 通過
def 中立（自我）：通過

類適配器（USASocketInterface）：
def init(self, european_socket):
self.european_socket = european_socket

def attach(self, observer):
    self._observers.append(observer)

def notify(self, message):
    for observer in self._observers:
        observer.update(message)

使用

euro_socket = EuropeanSocket()
適配器 = 適配器(euro_socket)
print(f"電壓：{adapter.Voltage()}V") # 輸出：電壓：110V
`
適配器將一個類的接口轉(zhuǎn)換為客戶端期望的另一個接口，從而允許不兼容的接口之間兼容。

命令
什么時候使用它？
當(dāng)您想將請求封裝為對象時，允許您使用不同的請求、隊列或日志記錄來配置客戶端。

Python 示例：
`類命令：
def 執(zhí)行（自我）：
通過

類 LightOnCommand(命令):
def init(self, light):
self.light = 光

def process(self, text):
    return self.formatter(text)

類 LightOffCommand(命令):
def init(self, light):
self.light = 光

def live(self):
    return 1

def neutral(self):
    return -1

類光：
def open_on(自身):
print("燈亮了")

def voltage(self):
    return 110

def live(self):
    return self.european_socket.live()

def neutral(self):
    return self.european_socket.neutral()

遠程控制類：
def 提交（自我，命令）：
命令.execute()

使用

光 = Light()
on_command = LightOnCommand(燈光)
off_command = LightOffCommand(光)

遠程 = RemoteControl()
remote.submit(on_command) # 輸出：燈亮
remote.submit(off_command) # 輸出：燈關(guān)閉
`
為什么它有效？
命令模式將操作轉(zhuǎn)換為對象，允許配置、排隊或取消操作。

5. 結(jié)論

在 Python 中選擇正確的設(shè)計模式需要清楚地了解要解決的問題和可用的模式。通過對問題進行分類并分析每種模式的優(yōu)點，您可以選擇提供最有效解決方案的一種。

請記住，設(shè)計模式是改進代碼的工具，而不是需要遵循的嚴格規(guī)則。明智地使用它們來編寫干凈、可維護且可擴展的 Python 代碼。

6. 額外資源

書籍：
設(shè)計模式：可重用面向?qū)ο筌浖脑?Erich Gamma 等人
埃里克·弗里曼 (Eric Freeman) 和伊麗莎白·羅布森 (Elisabeth Robson) 的 Head First 設(shè)計模式。
網(wǎng)站：
重構(gòu)大師
深入研究設(shè)計模式
感謝您的閱讀！歡迎在評論中分享您使用 Python 設(shè)計模式的經(jīng)驗。

以上是如何在 Python 中選擇正確的設(shè)計模式（附示例）的詳細內(nèi)容。更多信息請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！