Python實現外觀模式、橋接模式、組合模式和享元模式
今天介紹四種結構型設計模式：外觀模式、橋接模式、組合模式和享元模式。
外觀模式
外觀模式（Facade Pattern），它為子系統提供一個統一的接口，使得子系統更加容易使用。
在Python中，我們可以通過定義一個外觀類來實現外觀模式。這個外觀類包含了一組子系統的接口，并提供了一個簡單的接口供客戶端使用。
下面是一個簡單的例子：
class Subsystem1:
def method1(self):
print("Subsystem1 method1")
class Subsystem2:
def method2(self):
print("Subsystem2 method2")
class Facade:
def __init__(self):
self.subsystem1 = Subsystem1()
self.subsystem2 = Subsystem2()
def operation(self):
self.subsystem1.method1()
self.subsystem2.method2()
if __name__ == "__main__":
facade = Facade()
facade.operation()在這個例子中，Subsystem1和Subsystem2是兩個子系統，它們分別實現了自己的一組接口。Facade是一個外觀類，它包含了Subsystem1和Subsystem2的接口，并提供了一個簡單的operation接口供客戶端使用。
舉例說明：
假設我們有一個電子商務網站，它包含了一組子系統：商品管理、訂單管理、用戶管理等。我們可以通過定義一個外觀類，將這些子系統的接口封裝起來，提供一個簡單的接口供客戶端使用。
class ProductManager:
def add_product(self, product):
print("Add product:", product)
class OrderManager:
def add_order(self, order):
print("Add order:", order)
class UserManager:
def add_user(self, user):
print("Add user:", user)
class ECommerceFacade:
def __init__(self):
self.product_manager = ProductManager()
self.order_manager = OrderManager()
self.user_manager = UserManager()
def add_product(self, product):
self.product_manager.add_product(product)
def add_order(self, order):
self.order_manager.add_order(order)
def add_user(self, user):
self.user_manager.add_user(user)
if __name__ == "__main__":
facade = ECommerceFacade()
facade.add_product("iPhone")
facade.add_order("Order001")
facade.add_user("User001")在這個例子中，ProductManager、OrderManager、UserManager是三個子系統，它們分別實現了自己的一組接口。ECommerceFacade是一個外觀類，它包含了這三個子系統的接口，并提供了一個簡單的add_product、add_order、add_user接口供客戶端使用。
客戶端只需要調用ECommerceFacade提供的接口，就可以完成商品、訂單、用戶的添加操作，而不需要了解具體的子系統實現。這樣就大大簡化了客戶端的代碼。
橋接模式
橋接模式（Bridge Pattern），它將抽象部分和實現部分分離開來，使得它們可以獨立地變化。在Python中，我們可以通過定義一個抽象類和一個實現類來實現橋接模式。
from abc import ABC, abstractmethod
class Abstraction(ABC):
def __init__(self, implementation):
self.implementation = implementation
@abstractmethod
def operation(self):
pass
class Implementation:
def operation_impl(self):
pass
class ConcreteAbstraction(Abstraction):
def operation(self):
self.implementation.operation_impl()在上面的代碼中，我們定義了一個抽象類Abstraction和一個實現類Implementation。在Abstraction類中，我們定義了一個抽象方法operation，在ConcreteAbstraction類中，我們實現了operation方法，調用了實現類的方法。這樣，我們就將抽象部分和實現部分分離開來了。
組合模式
組合模式（Composite Pattern），它允許我們將對象組合成樹形結構來表示“部分-整體”的層次結構。在Python中，我們可以通過定義一個抽象類和一個組合類來實現組合模式。
from abc import ABC, abstractmethod
class Component(ABC):
@abstractmethod
def operation(self):
pass
class Composite(Component):
def __init__(self):
self.children = []
def add(self, component):
self.children.append(component)
def remove(self, component):
self.children.remove(component)
def operation(self):
for child in self.children:
child.operation()在上面的代碼中，我們定義了一個抽象類Component和一個組合類Composite。在Composite類中，我們定義了一個children列表，用來存儲子組件。在add和remove方法中，我們可以添加和刪除子組件。在operation方法中，我們遍歷子組件，調用其operation方法。
享元模式
享元模式（Flyweight Pattern），它通過共享對象來減少內存的使用。在Python中，我們可以通過定義一個享元工廠類和一個享元類來實現享元模式。
class Flyweight:
def __init__(self, state):
self.state = state
def operation(self, extrinsic_state):
pass
class FlyweightFactory:
def __init__(self):
self.flyweights = {}
def get_flyweight(self, state):
if state not in self.flyweights:
self.flyweights[state] = Flyweight(state)
return self.flyweights[state]在上面的代碼中，我們定義了一個享元類Flyweight和一個享元工廠類FlyweightFactory。在Flyweight類中，我們定義了一個state屬性，表示享元的內部狀態，在operation方法中，我們可以傳入一個外部狀態extrinsic_state，用來改變享元的行為。在FlyweightFactory類中，我們維護了一個flyweights字典，用來存儲已經創建的享元對象。在get_flyweight方法中，我們根據傳入的狀態state，返回一個已經創建的享元對象或者新創建一個享元對象。這樣，我們就可以通過共享對象來減少內存的使用了。
