摘要：设计模式是软件设计中常见问题的可重用解决方案。它们提供了一个模板，用于以一种经过验证、高效和广泛理解的方式解决问题。Python 具有简单性和可读性，是学习和实现设计模式的优秀语言。。
设计模式是软件设计中常见问题的可重用解决方案。它们提供了一个模板，用于以一种经过验证、高效和广泛理解的方式解决问题。Python 具有简单性和可读性，是学习和实现设计模式的优秀语言。。
创建模式侧重于对象的创建方式，确保代码的灵活性和重用性。让我们来探讨一下这个类别中的几个关键模式。
Singleton 模式确保一个类只有一个实例，并提供对该实例的全局访问点。
用例：管理共享资源，如数据库连接或日志记录服务。
实际应用：Python 的内置日志记录模块实现了 Singleton 模式，以确保应用程序的所有部分共享同一个 Logger 实例。
实现：
class Singleton: _instance = None def __new__(cls, *args, **kwargs): if not cls._instance: cls._instance = super.__new__(cls, *args, **kwargs) return cls._instance# Test Singletonsingleton1 = Singletonsingleton2 = Singletonprint(singleton1 is singleton2) # Output: True常见陷阱：单例可能会在多线程应用程序中引入问题。使用线程安全机制，如线程。锁定以避免争用条件。
Factory Method 模式提供了一个在超类中创建对象的接口，但允许子类更改将要创建的对象的类型。
用例：创建对象而不指定要实例化的确切类。
实际应用：Python 的 tkinter 库使用工厂方法创建按钮和标签等 UI 元素。
实现：
class Shape: def draw(self): raise NotImplementedErrorclass Circle(Shape): def draw(self): return "Drawing a Circle"class Square(Shape): def draw(self): return "Drawing a Square"class ShapeFactory: @staticmethod def get_shape(shape_type): if shape_type == "Circle": return Circle elif shape_type == "Square": return Square else: return None# Usageshape = ShapeFactory.get_shape("Circle")print(shape.draw) # Output: Drawing a Circle结构模式处理类或对象的组合以形成更大的结构。
Adapter 模式通过在不兼容的接口之间创建桥接来允许它们一起工作。
用例：将第三方库集成到您的应用程序中。
实际应用：调整具有不兼容 API 的库以使用现有代码库。
实现：
class europeanPlug: def connect(self): return "Connected with European plug"class Adapter: def __init__(self, european_plug): self.european_plug = european_plug def connect(self): return self.european_plug.connect + " using an adapter"# Usageeuropean_plug = EuropeanPlugadapter = Adapter(european_plug)print(adapter.connect) # Output: Connected with European plug using an adapterDecorator 模式动态地向对象添加行为或职责，而无需修改其结构。
用例：向函数或方法添加其他功能。
实际应用：Python 的 functools 模块支持像 @lru_cache 这样的装饰器来缓存函数结果。
实现：
from functools import wrapsdef bold(func): @wraps(func) def wrapper(*args, **kwargs): return f"{func(*args, **kwargs)}" return wrapper@bolddef greet: return "Hello, World!"print(greet) # Output: Hello, World!常见陷阱：忘记使用 functools.wraps 可能会导致元数据丢失，例如原始函数名称和文档字符串。
行为设计模式观察者模式Observer 模式定义了一对多的依赖关系，这样当一个对象更改状态时，其所有依赖关系都会得到通知。
用例：实现事件系统或发布-订阅模型。
实际应用：GUI 框架通常使用 Observer 模式来管理 UI 事件处理。
实现：
class Observer: def update(self, message): raise NotImplementedErrorclass Subscriber(Observer): def update(self, message): print(f"Received: {message}")class publisher: def __init__(self): self.subscribers = def subscribe(self, observer): self.subscribers.append(observer) def unsubscribe(self, observer): self.subscribers.remove(observer) def notify(self, message): for subscriber in self.subscribers: subscriber.update(message)# Usagepublisher = Publishersubscriber1 = Subscribersubscriber2 = Subscriberpublisher.subscribe(subscriber1)publisher.subscribe(subscriber2)publisher.notify("New event available!") # Output: Received: New event available!策略模式Strategy 模式允许通过将不同的算法封装为单独的类，在运行时选择类的行为。
用例：动态更改对象的行为。
实际应用：机器学习模型通常使用此模式根据输入数据应用不同的预处理策略。
实现：
class Strategy: def execute(self, data): raise NotImplementedErrorclass ConcreteStrategyA(Strategy): def execute(self, data): return sorted(data)class ConcreteStrategyB(Strategy): def execute(self, data): return sorted(data, reverse=True)class Context: def __init__(self, strategy): self.strategy = strategy def set_strategy(self, strategy): self.strategy = strategy def execute_strategy(self, data): return self.strategy.execute(data)# Usagedata = [5, 3, 1, 4, 2]context = Context(ConcreteStrategyA)print(context.execute_strategy(data)) # Output: [1, 2, 3, 4, 5]context.set_strategy(ConcreteStrategyB)print(context.execute_strategy(data)) # Output: [5, 4, 3, 2, 1]来源：自由坦荡的湖泊AI一点号
