Python實(shí)現(xiàn)外觀模式、橋接模式、組合模式和享元模式
今天介紹四種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式：外觀模式、橋接模式、組合模式和享元模式。
外觀模式
外觀模式（Facade Pattern），它為子系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口，使得子系統(tǒng)更加容易使用。
在Python中，我們可以通過(guò)定義一個(gè)外觀類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)外觀模式。這個(gè)外觀類(lèi)包含了一組子系統(tǒng)的接口，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的接口供客戶(hù)端使用。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
class Subsystem1:
def method1(self):
print("Subsystem1 method1")
class Subsystem2:
def method2(self):
print("Subsystem2 method2")
class Facade:
def __init__(self):
self.subsystem1 = Subsystem1()
self.subsystem2 = Subsystem2()
def operation(self):
self.subsystem1.method1()
self.subsystem2.method2()
if __name__ == "__main__":
facade = Facade()
facade.operation()在這個(gè)例子中，Subsystem1和Subsystem2是兩個(gè)子系統(tǒng)，它們分別實(shí)現(xiàn)了自己的一組接口。Facade是一個(gè)外觀類(lèi)，它包含了Subsystem1和Subsystem2的接口，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的operation接口供客戶(hù)端使用。
舉例說(shuō)明：
假設(shè)我們有一個(gè)電子商務(wù)網(wǎng)站，它包含了一組子系統(tǒng)：商品管理、訂單管理、用戶(hù)管理等。我們可以通過(guò)定義一個(gè)外觀類(lèi)，將這些子系統(tǒng)的接口封裝起來(lái)，提供一個(gè)簡(jiǎn)單的接口供客戶(hù)端使用。
class ProductManager:
def add_product(self, product):
print("Add product:", product)
class OrderManager:
def add_order(self, order):
print("Add order:", order)
class UserManager:
def add_user(self, user):
print("Add user:", user)
class ECommerceFacade:
def __init__(self):
self.product_manager = ProductManager()
self.order_manager = OrderManager()
self.user_manager = UserManager()
def add_product(self, product):
self.product_manager.add_product(product)
def add_order(self, order):
self.order_manager.add_order(order)
def add_user(self, user):
self.user_manager.add_user(user)
if __name__ == "__main__":
facade = ECommerceFacade()
facade.add_product("iPhone")
facade.add_order("Order001")
facade.add_user("User001")在這個(gè)例子中，ProductManager、OrderManager、UserManager是三個(gè)子系統(tǒng)，它們分別實(shí)現(xiàn)了自己的一組接口。ECommerceFacade是一個(gè)外觀類(lèi)，它包含了這三個(gè)子系統(tǒng)的接口，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的add_product、add_order、add_user接口供客戶(hù)端使用。
客戶(hù)端只需要調(diào)用ECommerceFacade提供的接口，就可以完成商品、訂單、用戶(hù)的添加操作，而不需要了解具體的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這樣就大大簡(jiǎn)化了客戶(hù)端的代碼。
橋接模式
橋接模式（Bridge Pattern），它將抽象部分和實(shí)現(xiàn)部分分離開(kāi)來(lái)，使得它們可以獨(dú)立地變化。在Python中，我們可以通過(guò)定義一個(gè)抽象類(lèi)和一個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)橋接模式。
from abc import ABC, abstractmethod
class Abstraction(ABC):
def __init__(self, implementation):
self.implementation = implementation
@abstractmethod
def operation(self):
pass
class Implementation:
def operation_impl(self):
pass
class ConcreteAbstraction(Abstraction):
def operation(self):
self.implementation.operation_impl()在上面的代碼中，我們定義了一個(gè)抽象類(lèi)Abstraction和一個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)Implementation。在Abstraction類(lèi)中，我們定義了一個(gè)抽象方法operation，在ConcreteAbstraction類(lèi)中，我們實(shí)現(xiàn)了operation方法，調(diào)用了實(shí)現(xiàn)類(lèi)的方法。這樣，我們就將抽象部分和實(shí)現(xiàn)部分分離開(kāi)來(lái)了。
組合模式
組合模式（Composite Pattern），它允許我們將對(duì)象組合成樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。在Python中，我們可以通過(guò)定義一個(gè)抽象類(lèi)和一個(gè)組合類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合模式。
from abc import ABC, abstractmethod
class Component(ABC):
@abstractmethod
def operation(self):
pass
class Composite(Component):
def __init__(self):
self.children = []
def add(self, component):
self.children.append(component)
def remove(self, component):
self.children.remove(component)
def operation(self):
for child in self.children:
child.operation()在上面的代碼中，我們定義了一個(gè)抽象類(lèi)Component和一個(gè)組合類(lèi)Composite。在Composite類(lèi)中，我們定義了一個(gè)children列表，用來(lái)存儲(chǔ)子組件。在add和remove方法中，我們可以添加和刪除子組件。在operation方法中，我們遍歷子組件，調(diào)用其operation方法。
享元模式
享元模式（Flyweight Pattern），它通過(guò)共享對(duì)象來(lái)減少內(nèi)存的使用。在Python中，我們可以通過(guò)定義一個(gè)享元工廠類(lèi)和一個(gè)享元類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)享元模式。
class Flyweight:
def __init__(self, state):
self.state = state
def operation(self, extrinsic_state):
pass
class FlyweightFactory:
def __init__(self):
self.flyweights = {}
def get_flyweight(self, state):
if state not in self.flyweights:
self.flyweights[state] = Flyweight(state)
return self.flyweights[state]在上面的代碼中，我們定義了一個(gè)享元類(lèi)Flyweight和一個(gè)享元工廠類(lèi)FlyweightFactory。在Flyweight類(lèi)中，我們定義了一個(gè)state屬性，表示享元的內(nèi)部狀態(tài)，在operation方法中，我們可以傳入一個(gè)外部狀態(tài)extrinsic_state，用來(lái)改變享元的行為。在FlyweightFactory類(lèi)中，我們維護(hù)了一個(gè)flyweights字典，用來(lái)存儲(chǔ)已經(jīng)創(chuàng)建的享元對(duì)象。在get_flyweight方法中，我們根據(jù)傳入的狀態(tài)state，返回一個(gè)已經(jīng)創(chuàng)建的享元對(duì)象或者新創(chuàng)建一個(gè)享元對(duì)象。這樣，我們就可以通過(guò)共享對(duì)象來(lái)減少內(nèi)存的使用了。
