聊聊 Python 面試最常被問(wèn)到的幾種設(shè)計(jì)模式（上）

1. 前言

在很多人的印象里，Python 作為一款動(dòng)態(tài)編程語(yǔ)言，在日常開(kāi)發(fā)中也很少涉及到設(shè)計(jì)模式

事實(shí)上，任何一個(gè)編程語(yǔ)言都可以使用設(shè)計(jì)模式，它可以保證代碼的規(guī)范性，只是每一種語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)方式略有不同而已

今天我們聊聊 Python 面試中，常被問(wèn)到的 5 種設(shè)計(jì)模式，它們是：單例模式、工廠(chǎng)模式、構(gòu)建者模式、代理模式、觀察者模式

2. 單例模式

單例模式，是最簡(jiǎn)單常用的設(shè)計(jì)模式，主要目的是保證某一個(gè)實(shí)例對(duì)象只會(huì)存在一個(gè)，減少資源的消耗

Python 單例模式有很多實(shí)現(xiàn)方式，這里推薦下面 2 種

第 1 種，重寫(xiě)?__new__ 方法

定義一個(gè)實(shí)例變量，在?__new__ 方法中保證這個(gè)變量?jī)H僅初始化一次

#?單例模式
class?Singleton(object):
????_instance?=?None

????def?__new__(cls,?*args,?**kwargs):
????????if?cls._instance?is?None:
????????????cls._instance?=?object.__new__(cls,?*args,?**kwargs)
????????return?cls._instance

使用方式如下：

if?__name__?==?'__main__':
????#?構(gòu)建3個(gè)實(shí)例
????instance1?=?Singleton()
????instance2?=?Singleton()
????instance3?=?Singleton()

????#?打印出實(shí)例的內(nèi)存地址，判斷是否是同一個(gè)實(shí)例
????print(id(instance1))
????print(id(instance2))
????print(id(instance3))

第 2 種，閉包定義裝飾器

使用閉包的方式定義一個(gè)單例裝飾器，將類(lèi)的定義隱藏到閉包函數(shù)中

def?singleton(cls):
????"""
????定義單例的裝飾器（閉包）
????:param?cls:
????:return:
????"""
????_instance?=?{}

????def?_singleton(*args,?**kargs):
????????if?cls?not?in?_instance:
????????????_instance[cls]?=?cls(*args,?**kargs)
????????return?_instance[cls]

????return?_singleton

使用上面裝飾器的類(lèi)，構(gòu)建的實(shí)例都能保證單例存在

@singleton
class?Singleton(object):
????"""單例實(shí)例"""

????def?__init__(self,?arg1):
????????self.arg1?=?arg1

使用方式如下：

if?__name__?==?'__main__':
????instance1?=?Singleton("xag")
????instance2?=?Singleton("xingag")

????print(id(instance1))
????print(id(instance2))

需要注意的是，上面 2 種方式創(chuàng)建的單例并不適用于多線(xiàn)程

要保證多線(xiàn)程中構(gòu)建的實(shí)例對(duì)象為單例，需要在?__new__ 函數(shù)中使用?threading.Lock()?加入同步鎖

class?Singleton(object):
????"""
????實(shí)例化一個(gè)對(duì)象
????"""

?????#?鎖
????_instance_lock?=?threading.Lock()

????def?__init__(self):
????????pass

????def?__new__(cls,?*args,?**kwargs):
????????if?not?hasattr(Singleton,?"_instance"):
????????????with?Singleton._instance_lock:
????????????????if?not?hasattr(Singleton,?"_instance"):
????????????????????Singleton._instance?=?object.__new__(cls)
????????return?Singleton._instance

使用的時(shí)候，在線(xiàn)程任務(wù)中實(shí)例化對(duì)象，運(yùn)行線(xiàn)程即可

def?task(arg):
????"""
????任務(wù)
????:param?arg:
????:return:
????"""
????instance?=?Singleton()
????print(id(instance),?'\n')

if?__name__?==?'__main__':
????#?3個(gè)線(xiàn)程
????for?i?in?range(3):
????????t?=?threading.Thread(target=task,?args=[i,?])
????????t.start()

這樣，就保證了多線(xiàn)程創(chuàng)建的實(shí)例是單例存在的，不會(huì)導(dǎo)致臟數(shù)據(jù)！

3. 工廠(chǎng)模式

#?定義一系列水果
class?Apple(object):
????"""蘋(píng)果"""

????def?__repr__(self):
????????return?"蘋(píng)果"


class?Banana(object):
????"""香蕉"""

????def?__repr__(self):
????????return?"香蕉"


class?Orange(object):
????"""橘子"""

????def?__repr__(self):
????????return?"橘子"

class?FactorySimple(object):
????"""簡(jiǎn)單工廠(chǎng)模式"""

????@staticmethod
????def?get_fruit(fruit_name):
????????if?'a'?==?fruit_name:
????????????return?Apple()
????????elif?'b'?==?fruit_name:
????????????return?Banana()
????????elif?'o'?==?fruit_name:
????????????return?Orange()
????????else:
????????????return?'沒(méi)有這種水果'

if?__name__?==?'__main__':
????#?分別獲取3種水果
????#?輸入?yún)?shù)，通過(guò)簡(jiǎn)單工廠(chǎng)，返回對(duì)應(yīng)的實(shí)例
????instance_apple?=?FactorySimple.get_fruit('a')
????instance_banana?=?FactorySimple.get_fruit('b')
????instance_orange?=?FactorySimple.get_fruit('o')

import?abc
from?factory.fruit?import?*

class?AbstractFactory(object):
????"""抽象工廠(chǎng)"""
????__metaclass__?=?abc.ABCMeta

[email protected]
????def?get_fruit(self):
????????pass

class?AppleFactory(AbstractFactory):
????"""生產(chǎn)蘋(píng)果"""

????def?get_fruit(self):
????????return?Apple()

class?BananaFactory(AbstractFactory):
????"""生產(chǎn)香蕉"""

????def?get_fruit(self):
????????return?Banana()

class?OrangeFactory(AbstractFactory):
????"""生產(chǎn)橘子"""

????def?get_fruit(self):
????????return?Orange()

if?__name__?==?'__main__':
????#?每個(gè)工廠(chǎng)負(fù)責(zé)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品也避免了我們?cè)谛略霎a(chǎn)品時(shí)需要修改工廠(chǎng)的代碼，而只要增加相應(yīng)的工廠(chǎng)即可
????instance_apple?=?AppleFactory().get_fruit()
????instance_banana?=?BananaFactory().get_fruit()
????instance_orange?=?OrangeFactory().get_fruit()

????print(instance_apple)
????print(instance_banana)
????print(instance_orange)

class?MaoXW_CC(object):
????"""川菜-毛血旺"""

????def?__str__(self):
????????return?"川菜-毛血旺"

class?XiaoCR_CC(object):
????"""川菜-小炒肉"""

????def?__str__(self):
????????return?"川菜-小炒肉"

class?MaoXW_XC(object):
????"""湘菜-毛血旺"""

????def?__str__(self):
????????return?"湘菜-毛血旺"

class?XiaoCR_XC(object):
????"""湘菜-小炒肉"""

????def?__str__(self):
????????return?"湘菜-小炒肉"

class?AbstractFactory(object):
????"""
????抽象工廠(chǎng)
????既可以生產(chǎn)毛血旺，也可以生成小炒肉
????"""
????__metaclass__?=?abc.ABCMeta

[email protected]
????def?product_maoxw(self):
????????pass

[email protected]
????def?product_xiaocr(self):
????????pass

class?CCFactory(AbstractFactory):
????"""川菜館"""

????def?product_maoxw(self):
????????return?MaoXW_CC()

????def?product_xiaocr(self):
????????return?XiaoCR_CC()


class?XCFactory(AbstractFactory):
????"""湘菜館"""

????def?product_maoxw(self):
????????return?MaoXW_XC()

????def?product_xiaocr(self):
????????return?XiaoCR_XC()

if?__name__?==?'__main__':
????#?川菜炒兩個(gè)菜，分別是：毛血旺和小炒肉
????maoxw_cc?=?CCFactory().product_maoxw()
????xiaocr_cc?=?CCFactory().product_xiaocr()

????print(maoxw_cc,?xiaocr_cc)

????maoxw_xc?=?XCFactory().product_maoxw()
????xiaocr_xc?=?XCFactory().product_xiaocr()

????print(maoxw_xc,?xiaocr_xc)

4. 最后

單例模式和工廠(chǎng)模式是日常使用最為頻繁的兩種設(shè)計(jì)模式，下篇文章將聊聊后面 3 種設(shè)計(jì)模式，希望大家在留言區(qū)捧個(gè)場(chǎng)支持一下，月底統(tǒng)計(jì)常來(lái)留言的同學(xué)送書(shū)，給個(gè)三連哈！你的支持，就是我原創(chuàng)的最佳動(dòng)力！

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