今天我们将介绍三种行为型设计模式：策略模式、观察者模式和责任链模式。
1.策略模式
策略模式是一种行为设计模式，它允许在运行时选择算法的行为。它将算法封装在独立的策略类中，使得它们可以互相替换，而不会影响到客户端代码。在Python中，我们可以使用函数或者类来实现策略模式。
(1) 策略模式的结构
策略模式的核心是定义一个策略接口，所有的具体策略都要实现这个接口。然后，我们可以在客户端代码中使用策略对象，而不需要关心具体的实现细节。
以下是策略模式的基本结构：
# 策略接口
class Strategy:
def do_operation(self):
pass
# 具体策略类
class ConcreteStrategyA(Strategy):
def do_operation(self):
print("执行策略A的操作")
class ConcreteStrategyB(Strategy):
def do_operation(self):
print("执行策略B的操作")
# 上下文类
class Context:
def __init__(self, strategy):
self.strategy = strategy
def execute_strategy(self):
self.strategy.do_operation()
# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
strategy_a = ConcreteStrategyA()
strategy_b = ConcreteStrategyB()
context = Context(strategy_a)
context.execute_strategy()
context.strategy = strategy_b
context.execute_strategy()(2) 策略模式的应用场景
策略模式适用于以下场景：
- 当一个系统有多个算法，并且需要在运行时根据不同情况选择其中一个算法时。
- 当一个类有多个行为，并且这些行为可以通过继承来扩展时。
- 当一个类的行为在运行时可以动态改变时。
(3) 策略模式的优点
- 策略模式将算法的实现与使用算法的客户端代码分离，使得它们可以独立地变化。
- 策略模式遵循开闭原则，新的策略可以很容易地添加到系统中，而不会影响到原有的代码。
(4) 策略模式的缺点
- 策略模式增加了系统中类的数量，增加了代码的复杂度。
- 客户端需要了解所有的策略类，才能选择合适的策略。
2.观察者模式
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一个主题对象。当主题对象的状态发生变化时，它会通知所有的观察者对象，使得它们能够自动更新。
(1) 观察者模式的结构
观察者模式的核心是主题对象和观察者对象之间的关系。主题对象维护一个观察者列表，当主题对象的状态发生变化时，它会遍历观察者列表，通知每个观察者对象进行更新。
以下是观察者模式的基本结构：
# 主题接口
class Subject:
def attach(self, observer):
pass
def detach(self, observer):
pass
def notify(self):
pass
# 具体主题类
class ConcreteSubject(Subject):
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()
# 观察者接口
class Observer:
def update(self):
pass
# 具体观察者类
class ConcreteObserverA(Observer):
def update(self):
print("观察者A收到通知")
class ConcreteObserverB(Observer):
def update(self):
print("观察者B收到通知")
# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
subject = ConcreteSubject()
observer_a = ConcreteObserverA()
observer_b = ConcreteObserverB()
subject.attach(observer_a)
subject.attach(observer_b)
subject.notify()
subject.detach(observer_b)
subject.notify()(2) 观察者模式的应用场景
观察者模式适用于以下场景：
- 当一个对象的改变需要同时改变其他对象时。
- 当一个对象的改变需要通知一组对象时。
- 当一个对象的改变需要让其他对象自动更新时。
(3) 观察者模式的优点
- 观察者模式将主题对象和观察者对象解耦，使得它们可以独立地变化。
- 观察者模式遵循开闭原则，新的观察者可以很容易地添加到系统中，而不会影响到原有的代码。
(4) 观察者模式的缺点
- 观察者模式可能会导致系统中观察者对象过多，增加了代码的复杂度。
- 观察者模式中，观察者对象与主题对象之间存在循环依赖的关系，可能会导致循环引用的问题。
3.责任链模式
它将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有机会处理请求。将这些对象串成一条链，并沿着这条链传递请求，直到有一个对象能够处理它为止。
(1) 责任链模式的结构
责任链模式的核心是责任链对象和处理对象之间的关系。责任链对象维护一个处理对象列表，当收到请求时，它会遍历处理对象列表，直到找到能够处理请求的对象。
以下是责任链模式的基本结构：
# 处理对象接口
class Handler:
def set_successor(self, successor):
pass
def handle_request(self, request):
pass
# 具体处理对象类
class ConcreteHandlerA(Handler):
def __init__(self):
self.successor = None
def set_successor(self, successor):
self.successor = successor
def handle_request(self, request):
if request == "A":
print("处理对象A处理请求")
elif self.successor is not None:
self.successor.handle_request(request)
class ConcreteHandlerB(Handler):
def __init__(self):
self.successor = None
def set_successor(self, successor):
self.successor = successor
def handle_request(self, request):
if request == "B":
print("处理对象B处理请求")
elif self.successor is not None:
self.successor.handle_request(request)
# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
handler_a = ConcreteHandlerA()
handler_b = ConcreteHandlerB()
handler_a.set_successor(handler_b)
handler_a.handle_request("A")
handler_a.handle_request("B")
handler_a.handle_request("C")(2) 责任链模式的应用场景
责任链模式适用于以下场景：
- 多个对象可以处理同一个请求，但具体由哪个对象处理是在运行时动态决定的。
- 需要将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有机会处理请求。
(3) 责任链模式的优点
- 责任链模式将请求的发送者和接收者解耦，使得它们可以独立地变化。
- 责任链模式遵循开闭原则，新的处理对象可以很容易地添加到系统中，而不会影响到原有的代码。
(4) 责任链模式的缺点
- 责任链模式中，请求可能会在责任链上被多次处理，可能会导致性能问题。
