python设计模式（一）--概述

一、概述

1.1 设计模式

• 定义：面向对象（object）编程，面对某一特定问题 进行的 针对 类或对象组合的创建、组织、通信的解决方案

  解决方案：并不描述一个特定而具体的设计或实现，而是提供设计问题的抽象描述 和 怎样用一个具有一般意义的元素组合(类或对象组合)来解决这个问题

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• 实质：方案描述了设计的组成成分及成分间的相互关系、职责和协作方式

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• 应用领域：寻找变化点，然后在变化点处应用设计模式，从而更优应对需求的变化

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• 面向对象程序：由对象组成，对象包括数据和对数据进行操作的过程，过程通常称为方法或操作。对象在收到客户的请求(或消息)后，执行相应的操作。

1.2 不用设计模式情况

• 扩展性：需求理解还很浅时，变化没有显现时，当某个功能第三次出现时
• 重要性：不是系统的关键依赖点
• 复用：项目没有复用价值时，或将要发布时

1.3 当满足设计模式的代码段需要重构时

• 静态 → 动态
• 早绑定 → 晚绑定
• 继承 → 组合
• 编译时依赖 → 运行时依赖
• 紧耦合 → 松耦合

1.4 设计模式于python

• 设计模式对于python契合度相对较低，因python为动态语言，且其中默认就集成了多种设计模式，设计模式也非一成不变，老的设计模式在消亡，新的在更新，无必要为了用设计模式而用设计模式。

二、SOLID原则

• 单一职责原则(Single responsibility principle)

  一项功能或一类相似的功能，即只会有一个引起变化的地方。如果一个类承担的职责过多的话，就等于把这些职责耦合在一起，一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。只有单一职责的类才能更容易维护、扩展、复用

• 开闭原则（Open Close Principle）

  软件实体（如类、模块、函数等）应该对拓展开放，对修改封闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类

• 里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

  所有能引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。里氏代换原则是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范

• 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

  客户端不应该依赖它不需要的接口。用多个细粒度的接口来替代由多个方法组成的复杂接口，每一个接口服务于一个子模块，我们要为不同类别的类建立专用的接口，而不要试图建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类调用，如果接口过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化，在一个接口中，尽量不要又有查询又有更新（修改或插入）数据的操作

• 依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

  高层模块不应该依赖低层模块，抽象不应该依赖细节，二者都应该依赖其抽象，针对接口编程，而不是针对具体实现编程，相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多，以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多，高层模块方法调用另一高层模块的对象

补充原则

• 合成复用原则（Composite Reuse Principle）
  合成复用原则是指：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。
• 迪米特法则（Demeter Principle）
  又称最少知道原则，一个类对自己依赖的类知道的越少越好，一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

三、设计模式分类

• 设计模式可以分为三个大类：创建类设计模式、结构类设计模式、行为类设计模式

• 创建类设计模式（5种）
  工厂模式（简单工厂模式）、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式

• 结构类设计模式（7种）
  装饰器模式、代理模式、适配器模式、外观模式、组合模式、享元模式、桥梁模式

• 行为类设计模式（10种）
  观察者模式、状态模式、策略模式、责任链模式、命令模式、中介者模式、模板模式、迭代器模式、访问者模式、备忘录模式

四、UML

4.1 概述

• 功能：面向对象程序设计中，描述类及类间关系的图形化表示
• 组成：类图、类间关系
• 绘制工具：process，传送门

4.2 类图

4.3 类关系

4.3.1 继承

4.3.2 接口

• 特性：不可以定义变量，定义的属性都是常量，方法均是抽象，侧重于实现关系
  

4.3.3 关联

• 关联：可以描述拥有关系，类间了解对方的属性及方法
  

  • 箭头：指向拥有者，双向拥有可省略箭头
    双向拥有：老师可以拥有多名学生，学生也可以拥有多名老师
    单向拥有：一个班级拥有多名学生，一个学生只能属于一个班级
  • 字母：描述对象对应关系
    n-n：多对多关系，多个学生可以对应多个老师
    1-n：一对多关系，一个班级可以对应多个学生

• 聚合：关联的子分类，关注体现集合与个体关系，个体为独立的对象
  

  • 箭头：指向个体，菱形指向集合
  • 字母：同关联

• 组合：关联的子分类，关注体现整体与部分关系，部分依赖整体存在
  

  • 箭头：指向部分，菱形指向整体
  • 字母：同关联

4.3.4 依赖

• 依赖：一个类的实现需要另一个类的协助，使用关系
  

  • 箭头：由使用者指向被使用者

4.4 各种关系组合

• 强弱顺序：

  泛化（继承关系） = 接口（实现关系） > 组合（整体与部分关系） > 聚合（集合与个体关系） > 关联（拥有的关系） > 依赖（使用的关系）

• 形象地展示了各种类图关系：
  

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