Python版23种设计模式终极指南：原理+场景+实战代码全覆盖

一、创建型模式（5种）

1. 单例模式（Singleton）

• 核心思想：确保一个类仅有一个实例。
• 使用场景：全局配置管理、数据库连接池。
• Python案例：

  class AppConfig:
      _instance = None
      def __new__(cls):
          if not cls._instance:
              cls._instance = super().__new__(cls)
              cls._instance.load_config()
          return cls._instance
      def load_config(self):
          self.settings = {
       
       "theme": "dark", "language": "zh"}
  # 使用
  config1 = AppConfig()
  config2 = AppConfig()
  print(config1 is config2)  # True
  

2. 工厂方法模式（Factory Method）

• 核心思想：由子类决定创建哪种对象。
• 使用场景：支付方式选择、日志记录器。
• Python案例：

  from abc import ABC, abstractmethod
  class Payment(ABC):
      @abstractmethod
      def pay(self, amount): pass
  class Alipay(Payment):
      def pay(self, amount): print(f"支付宝支付：{
         
         amount}元")
  class WechatPay(Payment):
      def pay(self, amount): print(f"微信支付：{
         
         amount}元")
  class PaymentFactory(ABC):
      @abstractmethod
      def create_payment(self): pass
  class AlipayFactory(PaymentFactory):
      def create_payment(self): return Alipay()
  # 使用
  factory = AlipayFactory()
  payment = factory.create_payment()
  payment.pay(100)  # 支付宝支付：100元
  

3. 抽象工厂模式（Abstract Factory）

• 核心思想：创建一组相关对象的接口。
• 使用场景：跨平台UI组件库。
• Python案例：

  class LinuxButton:
      def render(self): print("Linux风格按钮")
  class MacButton:
      def render(self): print("Mac风格按钮")
  class GUIFactory(ABC):
      @abstractmethod
      def create_button(self): pass
  class LinuxFactory(GUIFactory):
      def create_button(self): return LinuxButton()
  # 使用
  factory = LinuxFactory()
  button = factory.create_button()
  button.render()  # Linux风格按钮
  

4. 建造者模式（Builder）

• 核心思想：分步骤构建复杂对象。
• 使用场景：SQL查询构造器、文档生成器。
• Python案例：

  class Pizza:
      def __init__(self):
          self.toppings = []
      def add_topping(self, item):
          self.toppings.append(item)
  class PizzaBuilder:
      def __init__(self):
          self.pizza = Pizza()
      def add_cheese(self):
          self.pizza.add_topping("芝士")
          return self
      def add_pepperoni(self):
          self.pizza.add_topping("意大利辣香肠")
          return self
      def build(self):
          return self.pizza
  # 使用
  pizza = PizzaBuilder().add_cheese().add_pepperoni().build()
  print(pizza.toppings)  # ['芝士', '意大利辣香肠']
  

5. 原型模式（Prototype）

• 核心思想：通过克隆现有对象创建新对象。
• 使用场景：对象创建成本高时。
• Python案例：

  import copy
  class Prototype:
      def clone(self):
          return copy.deepcopy(self)
  class Car(Prototype)