流暢的python讀書筆記-第六章-使用一等函式實現設計模式

小小樑發表於2019-02-16
Python筆記函式設計模式

一等函式實現設計模式

經典的“策略”模式定義

定義一系列演算法，把它們一一封裝起來，並且使它們可以相互替
換。本模式使得演算法可以獨立於使用它的客戶而變化。

案例

假如一個網店制定了下述折扣規則。

  • 有 1000 或以上積分的顧客，每個訂單享 5% 折扣。
  • 同一訂單中，單個商品的數量達到 20 個或以上，享 10% 折扣。
  • 訂單中的不同商品達到 10 個或以上，享 7% 折扣。

簡單起見，我們假定一個訂單一次只能享用一個折扣。

  • 具體策略由上下文類的客戶選擇。
  • 例項化訂單之前，系統會以某種方式選擇一種促銷折扣策略，
  • 然後把它傳給 Order 構造方法。
  • 具體怎麼選擇策略，不在這個模式的職責範圍內。
from abc import ABC, abstractclassmethod
from collections import namedtuple

Customer = namedtuple(`Customer`, `name fidelity`)


# 類似於購物車
class LineItem(object):
    def __init__(self, product, quantity, price):
        self.product = product
        self.quantity = quantity
        self.price = price

    def total(self):
        return self.price * self.quantity


# 上下文是 Order
class Order(object):
    def __init__(self, customer, cart, promotion=None):
        self.customer = customer
        self.cart = list(cart)
        self.promotion = promotion

    def total(self):  ###4
        if not hasattr(self, `__total`):
            self.__total = sum(item.total() for item in self.cart)
        return self.__total

    def due(self):  ###5
        if self.promotion is None:
            discount = 0
        else:
            discount = self.promotion.discount(self)  ###6
        return self.total() - discount

    def __repr__(self):  ###2
        fmt = `<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>`
        return fmt.format(self.total(), self.due())  ###3


# 策略：抽象基類
class Promotion(ABC):
    @abstractclassmethod
    def discount(self, order):
        """返回折扣金額（正值）"""


class FidelityPromo(Promotion):  # 第一個具體策略

    """為積分為1000或以上的顧客提供5%折扣"""

    def discount(self, order):  ###7
        return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0


class BulkItemPromo(Promotion):  # 第二個具體策略


    """單個商品為20個或以上時提供10%折扣"""

    def discount(self, order):
        discount = 0
        for item in order.cart:
            if item.quantity >= 20:
                discount += item.total() * .1
        return discount


class LargeOrderPromo(Promotion):  # 第三個具體策略
    """訂單中的不同商品達到10個或以上時提供7%折扣"""

    def discount(self, order):
        distinct_items = {item.product for item in order.cart}

        if len(distinct_items) >= 10:
            return order.total() * .07
        return 0


if __name__ == "__main__":
    # 兩位顧客 一個積分是0 一個是1100
    longe = Customer(`longe`, 0)
    liang = Customer(`Ann Smith`, 1100)

    # 購物的商品
    cart = [LineItem(`banana`, 4, .5), LineItem(`apple`, 10, 1.5), LineItem(`watermellon`, 5, 5.0)]
    # 這樣去呼叫
    print(Order(longe, cart, FidelityPromo()))  ###111

    print(Order(liang, cart, FidelityPromo()))

    banana_cart = [LineItem(`banana`, 30, .5), LineItem(`apple`, 10, 1.5)]

    print(Order(longe, banana_cart, BulkItemPromo()))

    long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0) for item_code in range(10)]
    
    print(Order(longe, long_order, LargeOrderPromo()))

使用函式實現“策略”模式

from collections import namedtuple

Customer = namedtuple(`Customer`, `name fidelity`)


class LineItem:
    def __init__(self, product, quantity, price):
        self.product = product
        self.quantity = quantity
        self.price = price

    def total(self):
        return self.price * self.quantity


class Order:  # 上下文
    def __init__(self, customer, cart, promotion=None):
        self.customer = customer
        self.cart = list(cart)
        self.promotion = promotion

    def total(self):
        if not hasattr(self, `__total`):
            self.__total = sum(item.total() for item in self.cart)
            return self.__total

    def due(self):
        if self.promotion is None:
            discount = 0

        else:
            discount = self.promotion(self)
        return self.total() - discount


    def __repr__(self):
        fmt = `<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>`

        return fmt.format(self.total(), self.due())


def fidelity_promo(order):
    """為積分為1000或以上的顧客提供5%折扣"""

    return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0


def bulk_item_promo(order):
    """單個商品為20個或以上時提供10%折扣"""

    discount = 0
    for item in order.cart:
        if item.quantity >= 20:
            discount += item.total() * .1
    return discount


def large_order_promo(order):
    """訂單中的不同商品達到10個或以上時提供7%折扣"""
    distinct_items = {item.product for item in order.cart}
    if len(distinct_items) >= 10:
        return order.total() * .07
    return 0


joe = Customer(`John Doe`, 0)
ann = Customer(`Ann Smith`, 1100)
cart = [LineItem(`banana`, 4, .5),LineItem(`apple`, 10, 1.5),LineItem(`watermellon`, 5, 5.0)]

print(Order(joe, cart, fidelity_promo))

print(Order(ann, cart, fidelity_promo))

banana_cart = [LineItem(`banana`, 30, .5),LineItem(`apple`, 10, 1.5)]
print(Order(joe, banana_cart, bulk_item_promo))

long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0) for item_code in range(10)]
print(Order(joe, long_order, large_order_promo))

print(Order(joe, cart, large_order_promo))

策略模式 思想

  • 策略物件通常是很好的享元（flyweight）
  • 享元是可共享的物件，可以同時在多個上下文中使用。
  • 共享是推薦的做法，這樣不必在每個新的上下文（這裡是Order 例項）中使用相同的策略時不斷新建具體策略物件，從而減少消耗。
在複雜的情況下，
  • 需要具體策略維護內部狀態時，可能需要把“策略”和“享元”模式結合起來。
  • 但是，具體策略一般沒有內部狀態，只是處理上下文中的資料。此時，一定要使用普通的函式，別去編寫只有一個方法的類，再去實現另一個類宣告的單函式介面。
  • 函式比使用者定義的類的例項輕量，而且無需使用“享元”模式，因為各個策略函式在 Python編譯模組時只會建立一次。
  • 普通的函式也是“可共享的物件，可以同時在多個上下文中使用”。

選擇最佳策略：簡單的方式

選擇折扣最大的策略 (新增策略時會改程式碼)

from collections import namedtuple

Customer = namedtuple(`Customer`, `name fidelity`)


class LineItem:
    def __init__(self, product, quantity, price):
        self.product = product
        self.quantity = quantity
        self.price = price

    def total(self):
        return self.price * self.quantity


class Order:  # 上下文
    def __init__(self, customer, cart, promotion=None):
        self.customer = customer
        self.cart = list(cart)
        self.promotion = promotion

    def total(self):
        if not hasattr(self, `__total`):
            self.__total = sum(item.total() for item in self.cart)
            return self.__total

    def due(self):
        if self.promotion is None:
            discount = 0

        else:
            discount = self.promotion(self)
        return self.total() - discount

    def __repr__(self):
        fmt = `<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>`

        return fmt.format(self.total(), self.due())


def fidelity_promo(order):
    """為積分為1000或以上的顧客提供5%折扣"""

    return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0


def bulk_item_promo(order):
    """單個商品為20個或以上時提供10%折扣"""

    discount = 0
    for item in order.cart:
        if item.quantity >= 20:
            discount += item.total() * .1
    return discount


def large_order_promo(order):
    """訂單中的不同商品達到10個或以上時提供7%折扣"""
    distinct_items = {item.product for item in order.cart}
    if len(distinct_items) >= 10:
        return order.total() * .07
    return 0


joe = Customer(`John Doe`, 0)
ann = Customer(`Ann Smith`, 1100)

cart = [LineItem(`banana`, 4, .5), LineItem(`apple`, 10, 1.5), LineItem(`watermellon`, 5, 5.0)]
banana_cart = [LineItem(`banana`, 30, .5), LineItem(`apple`, 10, 1.5)]
long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0) for item_code in range(10)]


## 找出最大的折扣
promos = [fidelity_promo, bulk_item_promo, large_order_promo]

def best_promo(order):
    """選擇可用的最佳折扣"""
    # print([promo(order) for promo in promos])
    return max(promo(order) for promo in promos)

print(Order(joe, long_order, best_promo))

print(Order(joe, banana_cart, best_promo))

print(Order(ann, cart, best_promo) )

不想改程式碼 找出模組中的全部策略

  • 新策略名字結尾必須是_promo
  • 使用 globals 函式幫助 best_promo 自動找到其他可用的*_promo 函式，過程有點曲折
  • 內省模組的全域性名稱空間，構建 promos 列表
  • 過濾掉 best_promo 自身，防止無限遞迴。
promos = [globals()[name] for name in globals() if name.endswith(`_promo`) and name != `best_promo`]

print(promos)

另一種方法

另一個可行的方法是將所有的策略函式都存放在一個單獨的模組中
除了 best_promo，這裡我們將 3 個策略函式存放在了 promotions.py 中

下面的程式碼中，最大的變化時內省名為 promotions 的獨立模組，構建策略函式列表。
注意，下面要匯入 promotions 模組，以及高階內省函式的 inspect 模組

import  inspect
import promotions
promos = [func for name, func in
          inspect.getmembers(promotions, inspect.isfunction)]


def best_promo(order):
    """選擇可用的最佳折扣 """
    return max(promo(order) for promo in promos)

print(Order(joe, long_order, best_promo))

print(Order(joe, banana_cart, best_promo))

print(Order(ann, cart, best_promo) )

命令模式

  • 命令模式的目的是解耦呼叫操作的物件（呼叫者）和提供實現的物件（接收者）
  • 在《設計模式：可複用物件導向軟體的基礎》所舉的示例中，呼叫者是圖形應用程式中的選單項，而接收者是被編輯的文件或應用程式自身。

模式的做法

  • 這個模式的做法是，在二者之間放一個 Command 物件，讓它實現只有一個方法（execute）的介面，呼叫接收者中的方法執行所需的操作。
  • 這樣，呼叫者無需瞭解接收者的介面，而且不同的接收者可以適應不同的 Command 子類。
  • 呼叫者有一個具體的命令，通過呼叫 execute 方法執行。

MacroCommand 的各個例項都在內部儲存著命令列表

class MacroCommand:
"""一個執行一組命令的命令"""
    def __init__(self, commands):
        self.commands = list(commands)
    def __call__(self):
        for command in self.commands:
        command()

小總結

1.python 對某些設計預設 可以用純函式來實現, 不用可以去寫類
2.設計模式得看看了

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