聊聊 Python 面試最常被問到的幾種設(shè)計(jì)模式（上）

第一時(shí)間關(guān)注 Python 技術(shù)干貨！

1. 前言

在很多人的印象里，Python 作為一款動態(tài)編程語言，在日常開發(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，常被問到的 5 種設(shè)計(jì)模式，它們是：單例模式、工廠模式、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)例對象只會存在一個(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?__new__ 方法

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

#?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，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程

要保證多線程中構(gòu)建的實(shí)例對象為單例，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，在線程任務(wù)中實(shí)例化對象，運(yùn)行線程即可

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

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

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

3. 工廠模式

#?定義一系列水果
class?Apple(object):
????"""蘋果"""

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


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):
????"""簡單工廠模式"""

????@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?'沒有這種水果'

if?__name__?==?'__main__':
????#?分別獲取3種水果
????#?輸入?yún)?shù)，通過簡單工廠，返回對應(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"""
????__metaclass__?=?abc.ABCMeta

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

class?AppleFactory(AbstractFactory):
????"""生產(chǎn)蘋果"""

????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)工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品也避免了我們在新增產(chǎn)品時(shí)需要修改工廠的代碼，而只要增加相應(yīng)的工廠即可
????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
????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

我已經(jīng)將文中全部源碼上傳到后臺，關(guān)注公眾號后回復(fù)「?設(shè)計(jì)模式?」即可獲得全部源碼

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