Python面向对象编程进阶：设计可扩展和可维护的代码，打造高质量软件

# 1. 面向对象编程基础**

面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它将数据和行为封装在称为对象的实体中。OOP 旨在提高代码的可扩展性、可维护性和可重用性。

OOP 的核心概念包括：

- **类：**类是对象的蓝图，它定义了对象的属性和方法。
- **对象：**对象是类的实例，它具有类定义的属性和方法。
- **继承：**继承允许一个类从另一个类继承属性和方法，从而创建新的类。
- **多态性：**多态性允许对象根据其类型以不同的方式响应相同的操作。

# 2. 面向对象编程设计模式

### 2.1 创建型模式

创建型模式提供了一种创建对象的机制，以提高代码的可扩展性和可维护性。

#### 2.1.1 工厂模式

工厂模式通过将对象的创建过程与具体类分离，提供了一种创建对象的灵活方式。

**代码块：**

class Factory:
    def create_product(self, product_type):
        if product_type == "A":
            return ProductA()
        elif product_type == "B":
            return ProductB()
        else:
            raise ValueError("Invalid product type")

class ProductA:
    pass

class ProductB:
    pass

# 使用工厂创建产品
factory = Factory()
product_a = factory.create_product("A")
product_b = factory.create_product("B")

**逻辑分析：**

* `Factory` 类是一个抽象工厂，定义了创建产品的接口。
* `create_product()` 方法根据产品类型返回相应的具体产品类。
* `ProductA` 和 `ProductB` 是具体产品类，实现了工厂接口。
* 通过使用工厂，客户端代码可以轻松创建不同类型的产品，而无需了解具体产品的实现细节。

#### 2.1.2 单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供了一种全局访问该实例的方式。

**代码块：**

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance

# 使用单例
singleton1 = Singleton()
singleton2 = Singleton()
print(singleton1 is singleton2)  # True

**逻辑分析：**

* `__new__` 方法是类实例化的入口。
* `if not cls._instance` 检查是否已经创建了实例。
* 如果没有实例，则调用父类的 `__new__` 方法创建实例并将其存储在 `_instance` 中。
* 否则，直接返回 `_instance`。
* 这样确保了每次调用 `Singleton` 类时都返回相同的实例。

#### 2.1.3 建造者模式

建造者模式通过将对象的创建过程分步执行，提供了一种创建复杂对象的灵活方式。

**代码块：**

class Product:
    def __init__(self, part_a, part_b, part_c):
        self.part_a = part_a
        self.part_b = part_b
        self.part_c = part_c

class Builder:
    def build_part_a(self):
        pass

    def build_part_b(self):
        pass

    def build_part_c(self):
        pass

    def get_result(self):
        pass

class ConcreteBuilder(Builder):
    def build_part_a(self):
        # 具体构建步骤
        pass

    def build_part_b(self):
        # 具体构建步骤
        pass