Python OOP设计模式：理解常用模式及其应用，构建可扩展且灵活的代码

# 1. 面向对象编程（OOP）的基础**

面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它以对象为中心，对象包含数据（属性）和操作数据的方法（方法）。OOP 提供了封装、继承和多态性等特性，这些特性使软件开发更具可扩展性、可维护性和可重用性。

OOP 的基本概念包括：

- **类：** 类的模板，定义对象的属性和方法。
- **对象：** 类的实例，具有自己的属性和方法。
- **封装：** 隐藏对象的内部细节，只公开必要的接口。
- **继承：** 子类继承父类的属性和方法，实现代码重用。
- **多态性：** 子类可以重写父类的方法，实现不同的行为。

# 2.1 创建型模式

### 2.1.1 工厂模式

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个创建对象的接口，而不指定创建对象的具体类。这种模式允许系统在不修改客户端代码的情况下更改创建对象的类。

**代码块：**

class ShapeFactory:
    def get_shape(self, shape_type):
        if shape_type == "Circle":
            return Circle()
        elif shape_type == "Square":
            return Square()
        elif shape_type == "Rectangle":
            return Rectangle()
        else:
            raise ValueError("Invalid shape type")

class Circle:
    def draw(self):
        print("Drawing a circle")

class Square:
    def draw(self):
        print("Drawing a square")

class Rectangle:
    def draw(self):
        print("Drawing a rectangle")

# 使用工厂模式
factory = ShapeFactory()
circle = factory.get_shape("Circle")
circle.draw()

**逻辑分析：**

* `ShapeFactory` 类提供了一个 `get_shape` 方法，它根据给定的形状类型返回一个形状对象。
* 客户端代码通过 `ShapeFactory` 类创建形状对象，而无需知道具体创建哪种形状类。
* 工厂模式允许系统在不修改客户端代码的情况下更改创建对象的类。

### 2.1.2 单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例。这种模式用于创建全局对象，例如数据库连接或缓存。

**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

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

**逻辑分析：**

* `Singleton` 类使用 `__new__` 方法来控制实例的创建。
* 如果类还没有实例，则 `__new__` 方法创建一个新的实例并将其存储在 `_instance` 属性中。
* 如果类已经有一个实例，则 `__new__` 方法返回现有实例。
* 客户端代码通过调用 `Singleton` 类来