适配器模式#xff08;Adapter

Pattern#xff09;桥接模式#xff08;Bridge#xff09;装饰器模式#xff08;Decorator#xff09;组合模式#xff08;Composite#xff09;外观模式以便形成更大的结构和功能。

适配器模式Adapter

Pattern桥接模式Bridge装饰器模式Decorator组合模式Composite外观模式Facade享元模式Flyweight代理模式Proxy

适配器模式Adapter

这种模式通常用于解决两个不兼容接口之间的兼容性问题。

充电线的转接头的功能

一个生活中的实例是使用适配器模式连接不同类型的电源插头和电源插座。

假设你有一个美国制造的电器它使用美国标准的两脚插头Type

以下是一个简单的代码示例展示了如何使用适配器模式来连接不同类型的插头和插座

目标接口

connect_china_socket(self):print(连接中国标准插座)#

美国标准插头

connect_us_plug(self):print(连接美国标准插头)#

适配器类

ChinaToUSAdapter(SocketAdapter):def

connect(self):self.plug.connect_china_socket()#

客户端代码

ChinaToUSAdapter(china_socket)adapter.connect()在上述代码中我们定义了一个目标接口

connect

SocketAdapter。

适配器类内部持有一个中国标准插座对象

connect

china_socket并将其传递给适配器类的构造函数创建适配器对象

connect

通过适配器模式我们可以使用适配器对象连接不同类型的插头和插座使得它们能够兼容并正常工作。

这样我们就实现了不同类型的插头和插座之间的兼容性。

桥接模式Bridge

drawing_api):super().__init__(drawing_api)self.x

xself.y

draw(self):self.drawing_api.draw_circle(self.x,

self.y,

drawing_api):super().__init__(drawing_api)self.x

xself.y

draw(self):self.drawing_api.draw_square(self.x,

self.y,

DrawingAPIA())circle_a.draw()circle_b

CircleShape(4,

DrawingAPIB())circle_b.draw()在这个示例中我们使用了桥接模式来将抽象部分Shape和实现部分DrawingAPI解耦。

抽象部分定义了基本的形状如圆形和正方形而实现部分定义了具体的绘制方法。

通过将抽象部分和实现部分组合在一起我们可以轻松地在运行时选择不同的实现而无需更改抽象部分的代码。

这样可以实现更灵活和可扩展的代码结构。

在上述示例中我们创建了两个具体的实现部分DrawingAPIA

DrawingAPIB它们分别用于绘制圆形。

然后我们创建了两个具体的抽象部分CircleShape分别使用不同的实现部分进行绘制。

如果不使用桥接模式进行解耦代码可能会变得更加紧密耦合具体实现部分将直接嵌入到抽象部分中。

以下是一个示例展示了没有使用桥接模式的情况

圆形类

在这里直接实现绘制圆形的逻辑print(f在坐标({self.x},

{self.y})处以半径{self.radius}绘制圆形)#

正方形类

在这里直接实现绘制正方形的逻辑print(f在坐标({self.x},

{self.y})处以边长{self.side_length}绘制正方形)#

客户端代码

6)square.draw()在这个紧密耦合的示例中绘制逻辑直接嵌入到了具体的抽象部分类中。

这导致了以下问题

CircleShape

类的代码而不是通过更改实现部分来实现。

添加新的形状类例如三角形需要在每个具体形状类中重复实现绘制逻辑造成代码重复。

因此使用桥接模式可以将抽象部分和实现部分解耦提高代码的灵活性和可扩展性。

它允许我们在运行时选择不同的实现部分而无需修改抽象部分的代码。

装饰器模式Decorator

装饰器模式通过将对象包装在一个具有相同接口的装饰器对象中来实现。

抽象组件Component定义了被装饰对象和装饰器对象的公共接口。

具体组件ConcreteComponent实现了抽象组件接口并定义了需要被装饰的对象。

抽象装饰器Decorator继承或实现了抽象组件接口并持有一个对抽象组件的引用。

它的主要目的是为了扩展或修改抽象组件的行为。

具体装饰器ConcreteDecorator实现了抽象装饰器接口并扩展了抽象组件的行为。

具体装饰器可以在调用被装饰对象的方法之前或之后添加额外的逻辑。

抽象组件

ConcreteComponent(Component):def

operation(self):print(执行具体组件操作)#

抽象装饰器

operation(self):self.component.operation()#

具体装饰器

ConcreteDecorator(Decorator):def

operation(self):super().operation()self.additional_operation()def

additional_operation(self):print(执行额外的操作)#

客户端代码

执行操作decorator.operation()在上述示例中Component

是具体装饰器。

客户端代码创建了一个具体组件对象并将其作为参数传递给具体装饰器对象。

装饰器对象在调用具体组件对象的方法之前或之后添加了额外的操作。

装饰器模式的优点是可以动态地添加功能而不需要修改原始对象的代码。

它提供了一种灵活的方式来扩展对象的行为同时遵循开闭原则。

然而装饰器模式可能会导致类的数量增加并且在多层装饰的情况下可能会变得复杂。

因此在使用时需要权衡利弊并根据具体需求进行设计和实现。

组合模式Composite

组合模式使得用户可以统一对待单个对象和组合对象从而简化了代码的使用和维护。

组件Component定义组合中对象的通用接口可以是抽象类或接口。

该接口声明了操作方法例如添加、删除、获取子组件等。

叶子节点Leaf表示组合中的叶子对象它没有子组件。

实现组件接口的具体类。

组合节点Composite表示组合中的容器对象它可以包含子组件。

实现组件接口的具体类并包含一个集合来存储子组件。

客户端Client通过组件接口操作组合对象。

组件接口

operation(self):print(执行叶子节点操作)#

组合节点

component):self.children.append(component)def

remove(self,

component):self.children.remove(component)def

get_child(self,

operation(self):print(执行组合节点操作)for

child

self.children:child.operation()#

客户端代码

Composite()composite1.add(leaf1)composite1.add(leaf2)#

创建叶子节点leaf3

Composite()composite2.add(leaf3)composite2.add(composite1)#

执行操作composite2.operation()在上述示例中Component

是组合节点类。

客户端代码创建了一棵树形结构包含了叶子节点和组合节点并通过调用

operation()

方法执行操作。

组合节点会递归调用其子组件的操作方法从而实现整个树形结构的操作。

组合模式的优点是简化了代码的使用和维护使得客户端可以统一对待单个对象和组合对象。

它也提供了灵活性和可扩展性因为可以轻松地添加新的叶子节点或组合节点。

然而组合模式可能会增加系统的复杂性并且在某些情况下可能会导致性能问题因此在使用时需要权衡利弊。

外观模式Facade

外观模式隐藏了子系统的复杂性为客户端提供了一个简单的接口来与子系统进行交互。

子系统类A

operation_a(self):print(执行子系统A的操作)#

子系统类B

operation_b(self):print(执行子系统B的操作)#

子系统类C

operation_c(self):print(执行子系统C的操作)#

外观类

__init__(self):self.subsystem_a

SubsystemC()def

operation(self):self.subsystem_a.operation_a()self.subsystem_b.operation_b()self.subsystem_c.operation_c()#

客户端代码

facade.operation()在上述代码中有三个子系统类

Facade

来访问子系统的操作。

在内部外观对象会依次调用子系统类的相应方法隐藏了子系统的复杂性。

当我们执行

执行子系统C的操作这样客户端就可以通过简单的接口来访问子系统的功能而不需要了解和处理子系统的复杂逻辑。

外观模式帮助简化了系统的使用和维护。

享元模式Flyweight

享元模式适用于存在大量相似对象的场景通过共享这些对象的内部状态来减少对象的数量。

模具接口

self.molds:self.molds[mold_type]

客户端代码

类表示模具每个模具有一个类型mold_type属性并且可以生产产品。

MoldFactory

MoldFactory

获取模具对象。

如果请求的模具对象已经存在于享元工厂中则直接返回该对象否则创建一个新的模具对象并添加到享元工厂中。

这样相同类型的模具对象会被共享使用。

“A”

模具可以看到尽管我们只创建了两个不同类型的模具对象但通过共享对象的方式成功地减少了模具对象的数量。

享元模式帮助我们节省了内存开销并提高了系统的性能。

代理模式Proxy

通过使用代理对象可以在访问对象时添加额外的逻辑例如权限控制、缓存、延迟加载等。

主题接口

real_subject):self.real_subject

real_subjectdef

在访问真实主题前添加额外的逻辑self.pre_request()#

调用真实主题的请求方法self.real_subject.request()#

在访问真实主题后添加额外的逻辑self.post_request()def

pre_request(self):print(代理对象处理请求前的操作)def

post_request(self):print(代理对象处理请求后的操作)#

客户端代码

方法中可以在调用真实主题对象的请求方法前后添加额外的逻辑。

在示例中我们在访问真实主题前后分别输出了一些操作。

proxy

代理对象处理请求后的操作可以看到代理对象在访问真实主题前后添加了额外的操作。

代理模式帮助我们控制对真实主题的访问并可以在访问前后进行一些附加处理。

这样我们可以在不修改真实主题代码的情况下对其进行扩展和增强。