寫代碼也有「套路」-談談設計模式

編程教室開了這麼久，已經有不少人從徹底零基礎的小白成爲了會寫代碼的菜鳥程序員，可以本身獨立開發程序。不過到此階段，經常會遇到瓶頸，感受功能能夠實現，但代碼看起來有些彆扭：

• 代碼中有不少類似的重複代碼
• 代碼中有大量的 if，以致於有很長的縮進
• 單個代碼寫得很長，別人很難看懂，過陣子可能本身都看不懂
• 總會有沒有考慮到的狀況致使 bug
• 修復一個 bug 又會產生新的 bug
• 單個功能能夠實現，但多個功能組合在一塊兒就理不清
• 若是需求發生變更，代碼修改起來很麻煩
• 有多種實現方式時不知道該用哪種
• 很難和其餘人協做開發

上述的問題你是否是有過相似困擾？解決的辦法其實也簡單，就是堅持「多寫」和「多讀」：

1. 多寫代碼。不少時候你以爲很差處理，並非由於高深的問題，只是你對代碼的基本使用還不夠熟練。一樣的問題，踩過坑再爬出來，反覆幾回天然你也知道怎麼繞開了。
2. 多讀代碼。除了本身寫，看看別人的代碼也會學到不少。包括教程裏的案例、官方示例、開源項目的源碼等。所謂「熟讀唐詩三百首，不會做詩也會吟」嘛。

除了這兩個「笨辦法」外，還有樣東西，對於處在這個階段的你或許有很大啓發，這就是：

設計模式

設計模式是對於軟件開發中常見的一些問題所總結出的解決方案，它並不關注具體的代碼怎麼寫，而是代碼的結構應該如何設計，從而讓代碼更加可靠、可讀、可重用、易於維護。它不是一種嚴格意義上的「技術」，而是一門「經驗主義」，也就是開發者常常提到的「最佳實踐」。因此設計模式其實就是在前人各類踩坑經驗之上，總結出的各類開發「套路」。

舉幾個常見的設計模式例子：

單例模式

場景舉例：代碼中須要一個共享的資源管理器，保證在代碼只有惟一的一個實例，且代碼各處均可以訪問到。

若是你的代碼只有一個文件，可能不會趕上這個問題。但當項目大一點以後，這個問題十分常見。你能夠選擇定義一些全局變量來實現。但更好的「套路」是使用單例模式：它能夠保證只建立一個對象（第一次訪問時建立，以後訪問時直接返回已有對象），並提供全局的訪問。

代碼演示

# 單例類
class Singleton(object):
    _instance = None
    def __new__(cls, *args, **kw):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kw)
        return cls._instance

# 繼承單例
class MyClass(Singleton):  
    a = 1

# 使用
mc1 = MyClass()
mc2 = MyClass()
print(mc1==mc2)
mc1.a += 1
print(mc2.a)
複製代碼

輸出

True
2
複製代碼

以前咱們的文章《Crossin：Python單例模式(Singleton)的N種實現》有專門討論過 Python 中的單例模式實現。

工廠模式

場景舉例：在一個繪圖工具裏，有不一樣的筆刷。當點擊不一樣的筆刷按鈕時，須要建立對應的筆刷供使用。

若是把每一個按鈕響應裏都去單首創建，代碼會很冗餘且不利於維護。這時可建立一個「工廠」類，將建立筆刷的代碼放在其中，只須要根據傳入的參數不一樣，返回不一樣的筆刷實例便可。就如同工廠根據訂單生產產品同樣。

代碼演示

# 筆刷工廠，具體類代碼略
def pen_factory(mode):
    if mode == 'PEN':
        return Pen()
    elif mode == 'PENCIL':
        return Pencil()
    elif mode == 'BRUSH':
        return Brush()
    else:
        return None

# 使用
p = pen_factory('BRUSH')
複製代碼

代理模式

場景舉例：開發一個論壇，容許用戶在帖子中上傳圖片，因而須要提供保存圖片的功能。

通常爲了網站的訪問速度，會選擇第三方的圖片保存服務。那麼在保存圖片的時候，就須要調用其提供的接口。而應用代理模式的話，就會在網站和第三方服務間增長一層。這樣的好處是能夠將一些額外的處理放在代理層中，當須要更換第三方服務時，不須要修改網站的邏輯，只要調整代理層便可。

代碼演示

class ImgService:
    @abstractmethod
    def save(self, img):
        pass

# 真實類
class XYZImgService(ImgService):
    def save(self, img):
        # 調用第三方服務接口

# 代理類
class ImgServiceProxy(ImgService):
    def __init__(self):
        self.service = XYZImgService()
    def save(self, img):
        return self.service.save(img)

# 使用
def save_img(img):
    proxy = ImgServiceProxy()
    proxy.save(img)
複製代碼

設計模式的六大原則：

一、開閉原則（Open Close Principle）
對擴展開放，對修改關閉。在需求變更時，儘量不修改原有代碼，而經過擴展實現。

二、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）
在使用繼承時，在子類中儘可能不要重寫和重載父類的方法。

三、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）
針對接口編程，細節依賴於抽象。

四、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）
下降類之間的耦合度，不依賴沒必要要的接口。

五、迪米特法則，又稱最少知道原則（Demeter Principle）
模塊之間相互獨立，對本身依賴的類須要知道的信息越少越好。

六、合成複用原則（Composite Reuse Principle）
儘可能使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

具體的解讀，今天無法在一篇推送中展開詳述，並且這是個須要不斷體會和實踐的事情。首先你能夠找些相關書籍讀一讀。設計模式有一本經典書籍：《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》（《設計模式：可複用面向對象軟件的基礎》）。此書又被稱做「GoF」（Gang of Four，四人組），四位業內大牛總結出了 23 種設計模式。

然而，我強烈不推薦新手去看這本書，由於你極可能看不懂。我推薦的是一本叫作《Head first 設計模式》的書，能夠算做上面那本的白話入門版，對於新手來講友好許多，或許幫助更大。

開發者對於設計模式的理解大體存在這樣幾個階段：一開始只關注語法和庫，不懂設計模式，寫代碼無章法；後來瞭解了設計模式以後，開始嘗試套用設計模式，懂得重構代碼，但有時不免教條化或陷入過分設計的誤區；等到開發經驗豐富以後，再也不拘泥於所謂的「模式」，自己寫出的代碼就已經契合設計的原則。

書上的設計模式是一成不變的，不可能涵蓋每一種開發場景，而軟件技術自己也不斷髮展，不少模式已經被新的語言特性所實現。所以也有不少人對於設計模式的價值存在質疑。個人見解是，若是你處在新手階段，學習設計模式是很好的提高方式，也能夠開拓你的編程思惟。而當你已經走上進階之路以後，更多的應是關注模式背後的原則，寫出更合理的代碼，而並不是爲了模式而模式。

固然這一切，仍是都離不開足夠的代碼量。每一個程序員都是一行行代碼堆出來。

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