Python實(shí)現(xiàn)策略模式、觀察者模式和責(zé)任鏈模式
今天我們將介紹三種行為型設(shè)計(jì)模式：策略模式、觀察者模式和責(zé)任鏈模式。
1.策略模式
策略模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，它允許在運(yùn)行時(shí)選擇算法的行為。它將算法封裝在獨(dú)立的策略類中，使得它們可以互相替換，而不會(huì)影響到客戶端代碼。在Python中，我們可以使用函數(shù)或者類來實(shí)現(xiàn)策略模式。
(1) 策略模式的結(jié)構(gòu)
策略模式的核心是定義一個(gè)策略接口，所有的具體策略都要實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。然后，我們可以在客戶端代碼中使用策略對(duì)象，而不需要關(guān)心具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
以下是策略模式的基本結(jié)構(gòu)：
# 策略接口
class Strategy:
def do_operation(self):
pass
# 具體策略類
class ConcreteStrategyA(Strategy):
def do_operation(self):
print("執(zhí)行策略A的操作")
class ConcreteStrategyB(Strategy):
def do_operation(self):
print("執(zhí)行策略B的操作")
# 上下文類
class Context:
def __init__(self, strategy):
self.strategy = strategy
def execute_strategy(self):
self.strategy.do_operation()
# 客戶端代碼
if __name__ == "__main__":
strategy_a = ConcreteStrategyA()
strategy_b = ConcreteStrategyB()
context = Context(strategy_a)
context.execute_strategy()
context.strategy = strategy_b
context.execute_strategy()(2) 策略模式的應(yīng)用場景
策略模式適用于以下場景：
- 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)有多個(gè)算法，并且需要在運(yùn)行時(shí)根據(jù)不同情況選擇其中一個(gè)算法時(shí)。
- 當(dāng)一個(gè)類有多個(gè)行為，并且這些行為可以通過繼承來擴(kuò)展時(shí)。
- 當(dāng)一個(gè)類的行為在運(yùn)行時(shí)可以動(dòng)態(tài)改變時(shí)。
(3) 策略模式的優(yōu)點(diǎn)
- 策略模式將算法的實(shí)現(xiàn)與使用算法的客戶端代碼分離，使得它們可以獨(dú)立地變化。
- 策略模式遵循開閉原則，新的策略可以很容易地添加到系統(tǒng)中，而不會(huì)影響到原有的代碼。
(4) 策略模式的缺點(diǎn)
- 策略模式增加了系統(tǒng)中類的數(shù)量，增加了代碼的復(fù)雜度。
- 客戶端需要了解所有的策略類，才能選擇合適的策略。
2.觀察者模式
它定義了一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，讓多個(gè)觀察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽一個(gè)主題對(duì)象。當(dāng)主題對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)通知所有的觀察者對(duì)象，使得它們能夠自動(dòng)更新。
(1) 觀察者模式的結(jié)構(gòu)
觀察者模式的核心是主題對(duì)象和觀察者對(duì)象之間的關(guān)系。主題對(duì)象維護(hù)一個(gè)觀察者列表，當(dāng)主題對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)遍歷觀察者列表，通知每個(gè)觀察者對(duì)象進(jìn)行更新。
以下是觀察者模式的基本結(jié)構(gòu)：
# 主題接口
class Subject:
def attach(self, observer):
pass
def detach(self, observer):
pass
def notify(self):
pass
# 具體主題類
class ConcreteSubject(Subject):
def __init__(self):
self.observers = []
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()
# 觀察者接口
class Observer:
def update(self):
pass
# 具體觀察者類
class ConcreteObserverA(Observer):
def update(self):
print("觀察者A收到通知")
class ConcreteObserverB(Observer):
def update(self):
print("觀察者B收到通知")
# 客戶端代碼
if __name__ == "__main__":
subject = ConcreteSubject()
observer_a = ConcreteObserverA()
observer_b = ConcreteObserverB()
subject.attach(observer_a)
subject.attach(observer_b)
subject.notify()
subject.detach(observer_b)
subject.notify()(2) 觀察者模式的應(yīng)用場景
觀察者模式適用于以下場景：
- 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的改變需要同時(shí)改變其他對(duì)象時(shí)。
- 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的改變需要通知一組對(duì)象時(shí)。
- 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的改變需要讓其他對(duì)象自動(dòng)更新時(shí)。
(3) 觀察者模式的優(yōu)點(diǎn)
- 觀察者模式將主題對(duì)象和觀察者對(duì)象解耦，使得它們可以獨(dú)立地變化。
- 觀察者模式遵循開閉原則，新的觀察者可以很容易地添加到系統(tǒng)中，而不會(huì)影響到原有的代碼。
(4) 觀察者模式的缺點(diǎn)
- 觀察者模式可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中觀察者對(duì)象過多，增加了代碼的復(fù)雜度。
- 觀察者模式中，觀察者對(duì)象與主題對(duì)象之間存在循環(huán)依賴的關(guān)系，可能會(huì)導(dǎo)致循環(huán)引用的問題。
3.責(zé)任鏈模式
它將請(qǐng)求的發(fā)送者和接收者解耦，使得多個(gè)對(duì)象都有機(jī)會(huì)處理請(qǐng)求。將這些對(duì)象串成一條鏈，并沿著這條鏈傳遞請(qǐng)求，直到有一個(gè)對(duì)象能夠處理它為止。
(1) 責(zé)任鏈模式的結(jié)構(gòu)
責(zé)任鏈模式的核心是責(zé)任鏈對(duì)象和處理對(duì)象之間的關(guān)系。責(zé)任鏈對(duì)象維護(hù)一個(gè)處理對(duì)象列表，當(dāng)收到請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)遍歷處理對(duì)象列表，直到找到能夠處理請(qǐng)求的對(duì)象。
以下是責(zé)任鏈模式的基本結(jié)構(gòu)：
# 處理對(duì)象接口
class Handler:
def set_successor(self, successor):
pass
def handle_request(self, request):
pass
# 具體處理對(duì)象類
class ConcreteHandlerA(Handler):
def __init__(self):
self.successor = None
def set_successor(self, successor):
self.successor = successor
def handle_request(self, request):
if request == "A":
print("處理對(duì)象A處理請(qǐng)求")
elif self.successor is not None:
self.successor.handle_request(request)
class ConcreteHandlerB(Handler):
def __init__(self):
self.successor = None
def set_successor(self, successor):
self.successor = successor
def handle_request(self, request):
if request == "B":
print("處理對(duì)象B處理請(qǐng)求")
elif self.successor is not None:
self.successor.handle_request(request)
# 客戶端代碼
if __name__ == "__main__":
handler_a = ConcreteHandlerA()
handler_b = ConcreteHandlerB()
handler_a.set_successor(handler_b)
handler_a.handle_request("A")
handler_a.handle_request("B")
handler_a.handle_request("C")(2) 責(zé)任鏈模式的應(yīng)用場景
責(zé)任鏈模式適用于以下場景：
- 多個(gè)對(duì)象可以處理同一個(gè)請(qǐng)求，但具體由哪個(gè)對(duì)象處理是在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)決定的。
- 需要將請(qǐng)求的發(fā)送者和接收者解耦，使得多個(gè)對(duì)象都有機(jī)會(huì)處理請(qǐng)求。
(3) 責(zé)任鏈模式的優(yōu)點(diǎn)
- 責(zé)任鏈模式將請(qǐng)求的發(fā)送者和接收者解耦，使得它們可以獨(dú)立地變化。
- 責(zé)任鏈模式遵循開閉原則，新的處理對(duì)象可以很容易地添加到系統(tǒng)中，而不會(huì)影響到原有的代碼。
(4) 責(zé)任鏈模式的缺點(diǎn)
- 責(zé)任鏈模式中，請(qǐng)求可能會(huì)在責(zé)任鏈上被多次處理，可能會(huì)導(dǎo)致性能問題。
