Python设计模式4是一种编程技术，旨在解决软件开发中的常见问题。通过使用这些设计模式，开发人员可以以一种组织化、可维护和可扩展的方式编写代码。本文将详细介绍Python设计模式4的各个方面。

一、工厂模式

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种将对象的创建与使用相分离的方法。通过使用工厂模式，可以根据需求动态创建对象，而无需直接使用具体的类。

 class Animal: def __init__(self, name): self.name = name def sound(self): pass class Dog(Animal): def sound(self): return 'Woof' class Cat(Animal): def sound(self): return 'Meow' class AnimalFactory: def create_animal(self, animal_type): if animal_type == 'dog': return Dog('Dog') elif animal_type == 'cat': return Cat('Cat') else: raise Exception('Invalid animal type') factory = AnimalFactory() dog = factory.create_animal('dog') cat = factory.create_animal('cat') print(dog.sound()) # Output: Woof print(cat.sound()) # Output: Meow 

在上面的代码中，Animal是一个抽象基类，定义了一个sound方法。Dog和Cat是具体的子类，实现了sound方法。AnimalFactory是一个工厂类，根据传入的动物类型创建相应的对象。通过调用工厂类的create_animal方法，我们可以根据需要创建不同类型的动物对象。

二、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，并提供全局访问点。通过使用单例模式，可以在系统中共享状态和资源，避免多个实例的创建。

 class Singleton: __instance = None def __new__(cls): if not cls.__instance: cls.__instance = super().__new__(cls) return cls.__instance singleton1 = Singleton() singleton2 = Singleton() print(singleton1 is singleton2) # Output: True 

在上面的代码中，我们通过重写类的__new__方法实现了单例模式。在类的__new__方法中，我们判断类的实例是否已经存在，如果存在则返回该实例，否则创建一个新实例并返回。通过这种方式，我们可以确保在整个系统中只有一个Singleton实例。

三、观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象发生改变时，其所有依赖对象都会收到通知并自动更新。

 class Subject: def __init__(self): self.observers = [] def attach(self, observer): self.observers.append(observer) def detach(self, observer): self.observers.remove(observer) def notify(self): for observer in self.observers: observer.update() class Observer: def update(self): pass class ConcreteObserver(Observer): def update(self): print('Received notification') subject = Subject() observer = ConcreteObserver() subject.attach(observer) subject.notify() # Output: Received notification subject.detach(observer) subject.notify() 

在上面的代码中，Subject是被观察者，Observer是观察者，ConcreteObserver是具体的观察者。Subject维护了一个观察者列表，可以通过attach方法添加观察者，通过detach方法移除观察者。当Subject发生改变时，通过调用notify方法向所有观察者发送通知，观察者收到通知后会调用自己的update方法进行相应的处理。

四、适配器模式

适配器模式是一种结构型设计模式，它允许将一个接口转换成客户端所期望的另一个接口。通过使用适配器模式，可以解决不兼容接口之间的问题。

 class Adaptee: def specific_request(self): return 'Specific request' class Target: def request(self): pass class Adapter(Target): def __init__(self, adaptee): self.adaptee = adaptee def request(self): return self.adaptee.specific_request() adaptee = Adaptee() adapter = Adapter(adaptee) print(adapter.request()) # Output: Specific request 

在上面的代码中，Adaptee是现有的接口，Target是目标接口，Adapter是适配器。适配器类继承了目标接口，并在其内部使用现有接口实例。通过调用适配器类的request方法，客户端可以使用目标接口，并且适配器会将请求转发给现有接口。