在某 FPS 游戏中提供了一个游戏管理器(Game Manager)，通过该管理器用户 可以对音效(Sound Effect)、场景(Scene)、游戏角色(Role)等对象进行参数设置。为了节约系 统资源并且保证对象状态的一致性，在游戏运行时，用户只能打开唯一的一个管理器界面。 根据以上描述，请选择两种合适的设计模式设计该游戏管理器，在实现对多个对象进行 统一设置的同时保证游戏管理器的唯一性。 请给出这两种设计模式的名称和定义，并结合实例绘制对应的结构图（类图，类名、方法名和属性名可自行定义）。请提交代码以及选择原因注释。

两种设计模式分别是单例模式和观察者模式。

1. 单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

在游戏管理器中，只有一个管理器实例是必要的，因为用户只能打开唯一的一个管理器界面。单例模式可以保证只有一个管理器实例。

以下是单例模式的类图：


代码实现：

class GameManager:
    _instance = None

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

    def set_sound_effect_volume(self, volume):
        pass

    def set_scene_lighting(self, lighting):
        pass

    def set_role_speed(self, speed):
        pass

选择原因：

单例模式可以保证在运行时只有一个游戏管理器实例，从而保证了对象状态的一致性。同时，单例模式也能节约系统资源，因为只有一个对象需要被创建和维护，而不是多个对象。

2. 观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，当主题对象状态发生改变时，它的所有观察者都会收到通知并更新自己。

在游戏管理器中，用户需要对多个对象进行统一设置，例如设置音效、场景、角色等。观察者模式可以让这些对象都成为游戏管理器的观察者，当用户设置游戏管理器的某个属性时，所有观察者都会收到通知并更新自己的状态。

以下是观察者模式的类图：


代码实现：

class GameManager:
    def __init__(self):
        self._observers = []

    def attach(self, observer):
        self._observers.append(observer)

    def detach(self, observer):
        self._observers.remove(observer)

    def notify(self):
        for observer in self._observers:
            observer.update(self)

    def set_sound_effect_volume(self, volume):
        self.notify()

    def set_scene_lighting(self, lighting):
        self.notify()

    def set_role_speed(self, speed):
        self.notify()


class SoundEffect:
    def update(self, game_manager):
        pass


class Scene:
    def update(self, game_manager):
        pass


class Role:
    def update(self, game_manager):
        pass

选择原因：

观察者模式可以让游戏管理器与其他对象解耦，从而使得代码更加模块化和可维护。同时，它也可以让用户对多个对象进行统一设置，保证了对象状态的一致性。