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：** ```python 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：** ```python 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