架构师黑板风格

原创

mob649e816880fe 2024-08-23 08:00:58 ©著作权

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架构师之路：理解软件设计模式

在现代软件开发中，架构师扮演着至关重要的角色。他们不仅需要具备扎实的编程技能，还需深刻理解设计模式，以便于创建高效、可维护的系统。在这篇文章中，我们将探讨一些常见的设计模式，并通过代码示例展示如何在实际项目中应用它们。

什么是设计模式？

设计模式是解决特定问题的一种通用方法。它们是经验的总结，旨在提高软件的可重用性、可维护性和灵活性。设计模式通常分为三类：创建型、结构型和行为型。

设计模式分类	说明
创建型	关注对象的创建方式
结构型	关注对象的组合和结构
行为型	关注对象之间的交互方式

常见的设计模式

单例模式

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这在需要控制资源的情况，比如数据库连接时，非常有用。

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        return cls._instance

# 使用示例
singleton1 = Singleton()
singleton2 = Singleton()

assert singleton1 is singleton2  # True

工厂模式

工厂模式提供一个创建对象的接口，但不暴露创建实现的细节。它适合于需要大量子类实例化的情况。

class Vehicle:
    def create(self):
        raise NotImplementedError("Subclasses must implement create method")

class Car(Vehicle):
    def create(self):
        return "Car Created"

class Bike(Vehicle):
    def create(self):
        return "Bike Created"

class VehicleFactory:
    @staticmethod
    def get_vehicle(vehicle_type):
        if vehicle_type == "Car":
            return Car()
        elif vehicle_type == "Bike":
            return Bike()
        else:
            return None

# 使用示例
vehicle = VehicleFactory.get_vehicle("Car")
print(vehicle.create())  # 输出：Car Created

策略模式

策略模式通过将算法封装在类中，使其可以相互替换，而不影响使用算法的客户。

class Strategy:
    def execute(self):
        raise NotImplementedError("Subclasses must implement execute method")

class ConcreteStrategyA(Strategy):
    def execute(self):
        return "Strategy A Executed"

class ConcreteStrategyB(Strategy):
    def execute(self):
        return "Strategy B Executed"

class Context:
    def __init__(self, strategy: Strategy):
        self._strategy = strategy

    def set_strategy(self, strategy: Strategy):
        self._strategy = strategy

    def execute_strategy(self):
        return self._strategy.execute()

# 使用示例
context = Context(ConcreteStrategyA())
print(context.execute_strategy())  # 输出：Strategy A Executed
context.set_strategy(ConcreteStrategyB())
print(context.execute_strategy())  # 输出：Strategy B Executed

类图

下面的类图展示了上述设计模式的基本结构。

classDiagram
    class Singleton {
        +getInstance()
    }
    class Vehicle {
        +create()
    }
    class Car {
        +create()
    }
    class Bike {
        +create()
    }
    class VehicleFactory {
        +get_vehicle(vehicle_type)
    }
    class Strategy {
        +execute()
    }
    class ConcreteStrategyA {
        +execute()
    }
    class ConcreteStrategyB {
        +execute()
    }
    class Context {
        +set_strategy(strategy)
        +execute_strategy()
    }

    Singleton --> Singleton : _instance
    Vehicle <|-- Car
    Vehicle <|-- Bike
    VehicleFactory --> Vehicle
    Strategy <|-- ConcreteStrategyA
    Strategy <|-- ConcreteStrategyB
    Context --> Strategy