Python 實作命令模式、中介者模式和解釋器模式

2024.06.05

今天介紹三種行為型設計模式：指令模式、中介者模式、解釋者模式。

1.命令模式

它將請求封裝成一個對象，從而使得可以用不同的請求對客戶進行參數化。命令模式也支援撤銷操作。

(1) 命令模式的結構

命令模式的核心是命令物件和接收者物件之間的關係。命令物件封裝了一個特定的請求，包含了執行該請求的方法。接收者物件負責實際執行請求。

以下是命令模式的基本結構：

# 命令对象接口
class Command:
    def execute(self):
        pass

    def undo(self):
        pass

# 具体命令对象类
class ConcreteCommandA(Command):
    def __init__(self, receiver):
        self.receiver = receiver

    def execute(self):
        self.receiver.action_a()

    def undo(self):
        self.receiver.undo_action_a()

class ConcreteCommandB(Command):
    def __init__(self, receiver):
        self.receiver = receiver

    def execute(self):
        self.receiver.action_b()

    def undo(self):
        self.receiver.undo_action_b()

# 接收者对象类
class Receiver:
    def action_a(self):
        print("接收者执行动作A")

    def action_b(self):
        print("接收者执行动作B")

    def undo_action_a(self):
        print("接收者撤销动作A")

    def undo_action_b(self):
        print("接收者撤销动作B")

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    receiver = Receiver()
    command_a = ConcreteCommandA(receiver)
    command_b = ConcreteCommandB(receiver)

    invoker = Invoker()
    invoker.set_command(command_a)
    invoker.execute_command()

    invoker.set_command(command_b)
    invoker.execute_command()1.
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(2) 命令模式的應用場景

命令模式適用於以下場景：

需要將請求的發送者和接收者解耦，使得它們可以獨立地變化。
需要支援撤銷操作。

(3) 命令模式的優點

命令模式將請求的發送者和接收者解耦，使得它們可以獨立地變化。
命令模式支援撤銷操作。
命令模式遵循開閉原則，新的命令物件可以輕鬆地添加到系統中，而不會影響到原有的程式碼。

(4) 命令模式的缺點

在命令模式中，命令物件和接收者物件之間存在循環依賴的關係，可能會導致循環引用的問題。

2.中介者模式

它透過封裝一系列物件之間的交互，將物件之間的耦合度降低到最低。中介者模式將對象之間的交互作用轉移給中介者對象，使得對象之間不再直接互相引用。

(1) 中介者模式的結構

中介者模式的核心是中介者對象，它封裝了一系列物件之間的互動邏輯。中介者物件通常包含一個或多個接口，用於與其他物件進行通訊。

以下是中介者模式的基本結構：

# 中介者接口
class Mediator:
    def send(self, message, colleague):
        pass

# 同事类接口
class Colleague:
    def set_mediator(self, mediator):
        pass

    def send(self, message):
        pass

    def receive(self, message):
        pass

# 具体中介者类
class ConcreteMediator(Mediator):
    def __init__(self):
        self.colleague_a = None
        self.colleague_b = None

    def set_colleague_a(self, colleague_a):
        self.colleague_a = colleague_a

    def set_colleague_b(self, colleague_b):
        self.colleague_b = colleague_b

    def send(self, message, colleague):
        if colleague == self.colleague_a:
            self.colleague_b.receive(message)
        elif colleague == self.colleague_b:
            self.colleague_a.receive(message)

# 具体同事类
class ConcreteColleagueA(Colleague):
    def __init__(self, mediator):
        self.mediator = mediator

    def set_mediator(self, mediator):
        self.mediator = mediator

    def send(self, message):
        self.mediator.send(message, self)

    def receive(self, message):
        print("同事A收到消息:", message)

class ConcreteColleagueB(Colleague):
    def __init__(self, mediator):
        self.mediator = mediator

    def set_mediator(self, mediator):
        self.mediator = mediator

    def send(self, message):
        self.mediator.send(message, self)

    def receive(self, message):
        print("同事B收到消息:", message)

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    mediator = ConcreteMediator()

    colleague_a = ConcreteColleagueA(mediator)
    colleague_b = ConcreteColleagueB(mediator)

    mediator.set_colleague_a(colleague_a)
    mediator.set_colleague_b(colleague_b)

    colleague_a.send("Hello, colleague B!")
    colleague_b.send("Hi, colleague A!")1.
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(2) 中介者模式的應用場景

中介者模式適用於以下場景：

一組物件之間存在複雜的交互關係，導致物件之間的耦合度較高。
要求物件之間的交互邏輯可以靈活地改變，而不需要修改物件之間的引用關係。

(3) 中介者模式的優點

中介者模式將物件之間的互動邏輯封裝到中介者物件中，從而使得物件之間的耦合度降低到最低。
中介者模式使得物件之間的互動邏輯可以靈活地改變，而不需要修改物件之間的引用關係。
中介者模式遵循開閉原則，新的同事類別可以輕易地加入系統中，而不會影響原有的程式碼。

(4) 中介者模式的缺點

在中介者模式中，中介者物件通常需要知道所有的同事類，可能會導致中介者物件的職責過重。

3.解釋器模式

它定義了一種語言的文法，並解析相應的語句。解釋器模式透過定義語言的文法，將文法中的每個規則映射到一個類，然後透過遞歸的方式解析語句。

(1) 解釋器模式的結構

解釋器模式的核心是解釋器類，它封裝了解釋語句的邏輯。解釋器類別通常包含一個或多個解釋方法，用於解釋語句的不同部分。

以下是解釋器模式的基本結構：

# 抽象表达式类
class AbstractExpression:
    def interpret(self, context):
        pass

# 终结符表达式类
class TerminalExpression(AbstractExpression):
    def interpret(self, context):
        # 解释终结符表达式的逻辑
        pass

# 非终结符表达式类
class NonterminalExpression(AbstractExpression):
    def __init__(self):
        self.expressions = []

    def add_expression(self, expression):
        self.expressions.append(expression)

    def interpret(self, context):
        # 解释非终结符表达式的逻辑
        for expression in self.expressions:
            expression.interpret(context)

# 上下文类
class Context:
    def __init__(self):
        self.input = None
        self.output = None

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    context = Context()

    # 构建语法树
    expression1 = TerminalExpression()
    expression2 = NonterminalExpression()
    expression3 = TerminalExpression()

    expression2.add_expression(expression1)
    expression2.add_expression(expression3)

    # 解释语句
    expression2.interpret(context)1.
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(2) 解譯器模式的應用場景

解釋器模式適用於以下場景：

一種語言的文法比較簡單，而且文法的規則可以用類別來表達。
需要解析和執行一種特定的語言。

(3) 解譯器模式的優點

解釋器模式將解釋語句的邏輯封裝到解釋器類別中，使得解釋語句的邏輯可以靈活地改變。
解釋器模式遵循開閉原則，新的解釋器類別可以輕鬆地添加到系統中，而不會影響到原有的程式碼。

(4) 解譯器模式的缺點

在解釋器模式中，解釋器類別通常需要知道所有的語法規則，可能會導致解釋器類別的職責過重。

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Python 實作命令模式、中介者模式和解釋器模式

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