Python设计模式

17 Mar 2025 | 4 分钟阅读

本教程将讨论什么是设计模式以及如何使用 Python 编程语言实现设计模式。我们还将解释几种设计模式。我们将探讨解决 Python 问题的不同方法。 Python 是一种高级的、动态类型的语言，广泛应用于几乎所有可能的技术领域。

什么是设计模式？

设计模式是开发人员用来解决常见软件设计问题的技术。简单来说，它是一个预定义的模式，用于解决代码中反复出现的问题。这些模式主要基于需求分析而设计。

设计模式是软件开发的一部分。它是解决软件开发中潜在问题的通用可重复的解决方案。我们可以遵循模式的细节，并应用适合我们代码的解决方案。

我们可能经常将模式和算法混淆，但两者是解决重复问题的不同方法。算法通常定义了可以在某些问题中实现的清晰的解决方案集，而模式是解决方案的高级描述。

例如 - 算法就像一个烹饪食谱：我们有一组明确的食材（或解决方案集）来烹饪某物（问题或目标）。另一方面，模式就像一个蓝图：我们可以看到结果及其特征，但我们可以修改实现的顺序。

在下图中，我们描述了设计模式文档的基本结构。它侧重于我们使用什么技术来解决问题以及通过什么方式解决问题。

在上面的图表中 -

模式名称 - 它用于简短有效地定义模式。

意图/动机 - 它定义了目标或模式的作用。

适用性 - 它定义了模式适用的所有可能领域。

参与者和结果 - 它由设计模式中使用的类和对象以及该模式存在的结果列表组成。

设计模式是面向对象设计中常见问题的一组解决方案。当问题的解决方案在各种项目中反复出现时，总有人最终会给它命名并详细定义解决方案。这就是模式被认可的方式。

克里斯托弗·亚历山大 首次在名为 《模式语言：城镇、建筑和建造》 的书中描述了模式的概念。

这本书定义了一种用于设计城市环境的“语言”。语言实际上就是 模式。

四位作者：Erich Gamma、John Vlissides、Ralph Johnson 和 Richard Helm 选择了模式语言的思想。后来，他们出版了名为 《设计模式：可复用面向对象软件的要素》 的书。这本书包含了使用编程语言的设计模式的概念。

这本书介绍了面向对象设计的 23 个有用的各种问题；它在程序员中获得了很高的知名度，并很快成为畅销书。

有趣的事实 - 这本书的名字很长，所以人们开始称它为 “四人帮之书”，后来简称为 “GoF 书”。

这本书出版后，又发现了许多其他的面向对象模式。很快，模式方法在编程领域变得非常有名。除了面向对象设计之外，还有许多其他的模式可用。

使用设计模式的优点如下所示。

我们都熟悉 Python 的功能；如果有人不熟悉，让我们做一个简短的介绍 - Python 是一种高级的、开源的、动态类型的语言。它具有类似英语的语法，易于学习。它提供了许多支持各种设计的库。

我们在下面列出了 Python 支持的设计模式。我们将在本教程中使用这些设计模式。

许多软件开发人员可能工作多年，但却不知道任何一种模式。我们也可能在不知道的情况下实现一种模式。所以，问题来了，我们为什么要学习设计模式？让我们看看以下几点，这些点阐明了设计模式在开发中的重要性。

设计模式具有针对开发软件时遇到的常见问题的预定义的经过验证的解决方案集。如果我们了解设计模式，那么我们就可以应用解决方案而无需浪费时间。它还教我们如何使用面向对象设计原理来解决问题。
设计模式还增强了开发人员及其团队成员之间的共同理解。假设代码中存在问题，您可以说 “为此使用单例”，如果他/她知道设计模式及其名称，那么每个人都可以理解。
设计模式对于学习目的也很有用，因为它们介绍了我们可能忽略的常见问题。它们还允许思考我们可能没有实际经验的领域。

我们将在即将到来的教程中探索更多关于设计模式的内容。