Python的设计模式编程入门指南的设计模式编程入门指南
有没有想过设计模式到底是什么?通过本文可以看到设计模式为什么这么重要,通过几个Python的示例展示为什么需要设计
模式,以及如何使用。
设计模式是什么?设计模式是什么?
设计模式是经过总结、优化的,对我们经常会碰到的一些编程问题的可重用解决方案。一个设计模式并不像一个类或一个库那
样能够直接作用于我们的代码。反之,设计模式更为高级,它是一种必须在特定情形下实现的一种方法模板。设计模式不会绑
定具体的编程语言。一个好的设计模式应该能够用大部分编程语言实现(如果做不到全部的话,具体取决于语言特性)。最为重
要的是,设计模式也是一把双刃剑,如果设计模式被用在不恰当的情形下将会造成灾难,进而带来无穷的麻烦。然而如果设计
模式在正确的时间被用在正确地地方,它将是你的救星。
起初,你会认为“模式”就是为了解决一类特定问题而特别想出来的明智之举。说的没错,看起来的确是通过很多人一起工作,
从不同的角度看待问题进而形成的一个最通用、最灵活的解决方案。也许这些问题你曾经见过或是曾经解决过,但是你的解决
方案很可能没有模式这么完备。
虽然被称为“设计模式”,但是它们同“设计“领域并非紧密联系。设计模式同传统意义上的分析、设计与实现不同,事实上设计
模式将一个完整的理念根植于程序中,所以它可能出现在分析阶段或是更高层的设计阶段。很有趣的是因为设计模式的具体体
现是程序代码,因此可能会让你认为它不会在具体实现阶段之前出现(事实上在进入具体实现阶段之前你都没有意识到正在使
用具体的设计模式)。
可以通过程序设计的基本概念来理解模式:增加一个抽象层。抽象一个事物就是隔离任何具体细节,这么做的目的是为了将那
些不变的核心部分从其他细节中分离出来。当你发现你程序中的某些部分经常因为某些原因改动,而你不想让这些改动的部分
引发其他部分的改动,这时候你就需要思考那些不会变动的设计方法了。这么做不仅会使代码可维护性更高,而且会让代码更
易于理解,从而降低开发成本。
设计出一个优雅的、易于维护的程序难点在于发现我所说的“变化的向量”(在这里,“向量”指的是最大的梯度变化方向
(maximum gradient),而并非指一个容器类)。意思是找出系统中变化的最重要的部分,或者换句话说,发现影响系统最大的
花销在哪里。一旦你发现了变化的向量,你就可以围绕这个重点设计你的程序。
所以设计模式的目的就是分离代码中的可变部分。如果你这么去审视这个问题,你会立刻看到多个设计模式。举个例子,面向
对象的继承(inheritance)可以看做一种设计模式(虽然是由编译器实现的)。它允许通过同样的接口(不变的部分)来表现不同的行
为(变化的部分)。组合也可以被认为是一种设计模式,因为它允许通过动态或静态的方式改变实现类的对象以及他们的行为。
另一个常见的设计模式例子是迭代器。迭代器自Python出现伊始就已经随for循环的使用而存在了,并且在Python2.2版本的时
候被明确成为其一个特性。一个迭代器隐藏了容器内部的具体实现,提供一个依次访问容器对象内每个元素的方式。所以,你
能够使用通用的代码对一个序列的每个元素做对应操作而不用去理会此序列是怎么建立的。所以你的代码能够对任何能够产生
迭代器的对象有效。
这里列举了三种最基本的设计模式:
结构化模式,通常用来处理实体之间的关系,使得这些实体能够更好地协同工作。
创建模式,提供实例化的方法,为适合的状况提供相应的对象创建方法。
行为模式,用于在不同的实体建进行通信,为实体之间的通信提供更容易,更灵活的通信方法。
我们为什么要使用设计模式?我们为什么要使用设计模式?
从理论上来说,设计模式是对程序问题比较好的解决方案。无数的程序员都曾经遇到过这些问题,并且他们使用这些解决方案
去处理这些问题。所以当你遇到同样的问题,为什么要去想着创建一个解决方案而不是用现成的并且被证明是有效的呢?