两小时 Python 之旅
在学习机器学习,补齐一点 Python 基本知识
设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。 使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的;设计模式使代码编写真正工程化;设计模式是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。
Observer 模式也叫观察者模式、订阅/发布模式,是由 GoF 提出的 23 种软件设计模式的一种。 Observer 模式是行为模式之一,它的作用是当一个对象的状态发生变化时,能够自动通知其他关联对象,自动刷新对象状态,或者说执行对应对象的方法。 这种设计模式可以大大降低程序模块之间的耦合度,便于更加灵活的扩展和维护。
观察者模式包含两种角色:
核心思想:观察者只要订阅了被观察者的事件,那么当被观察者的状态改变时,被观察者会主动去通知观察者,而无需关心观察者得到事件后要去做什么,实际程序中可能是执行订阅者的回调函数。
在各种框架中:Vue 中的 $emit
,angular.js 中的 $on
、$emit
、$broadcast
,Angular2 中的 emit
都是最典型的例子。
简单的例子:
假设你是一个班长,要去通知班里的某些人一些事情,与其一个一个的手动调用触发的方法(私下里一个一个通知),不如维护一个列表(建一个群),这个列表存有你想要调用的对象方法(想要通知的人);
之后每次通知事件的时候只要循环执行这个列表就好了(群发),而不用关心这个列表里有谁。
JavaScript 中实现一个例子:
// 我们向某dom文档订阅了点击事件,当点击发生时,他会执行我们传入的callback
element.addEventListener('click', callback, false)
element.addEventListener('click', callback, false)
我们用 JavaScript 实现一个简单的播放器:
// 一个播放器类
class Player {
constructor() {
// 初始化观察者列表
this.watchers = {}
// 模拟2秒后发布一个'play'事件
setTimeout(() => {
this._publish('play', true)
}, 2000)
// 模拟4秒后发布一个'pause'事件
setTimeout(() => {
this._publish('pause', true)
}, 4000)
}
// 发布事件
_publish(event, data) {
if (this.watchers[event] && this.watchers[event].length) {
this.watchers[event].forEach((callback) => callback.bind(this)(data))
}
}
// 订阅事件
subscribe(event, callback) {
this.watchers[event] = this.watchers[event] || []
this.watchers[event].push(callback)
}
// 退订事件
unsubscribe(event = null, callback = null) {
// 如果传入指定事件函数,则仅退订此事件函数
if (callback) {
if (this.watchers[event] && this.watchers[event].length) {
this.watchers[event].splice(
this.watchers[event].findIndex((cb) => Object.is(cb, callback)),
1
)
}
// 如果仅传入事件名称,则退订此事件对应的所有的事件函数
} else if (event) {
this.watchers[event] = []
// 如果未传入任何参数,则退订所有事件
} else {
this.watchers = {}
}
}
}
// 实例化播放器
const player = new Player()
console.log(player)
// 播放事件回调函数1
const onPlayerPlay1 = function (data) {
console.log('1: Player is play, the `this` context is current player', this, data)
}
// 播放事件回调函数2
const onPlayerPlay2 = (data) => {
console.log('2: Player is play', data)
}
// 暂停事件回调函数
const onPlayerPause = (data) => {
console.log('Player is pause', data)
}
// 加载事件回调函数
const onPlayerLoaded = (data) => {
console.log('Player is loaded', data)
}
// 可订阅多个不同事件
player.subscribe('play', onPlayerPlay1)
player.subscribe('play', onPlayerPlay2)
player.subscribe('pause', onPlayerPause)
player.subscribe('loaded', onPlayerLoaded)
// 可以退订指定订阅事件
player.unsubscribe('play', onPlayerPlay2)
// 退订指定事件名称下的所有订阅事件
player.unsubscribe('play')
// 退订所有订阅事件
player.unsubscribe()
// 可以在外部手动发出事件(真实生产场景中,发布特性一般为类内部私有方法)
player._publish('loaded', true)
举个 Vue 中的例子吧:
// 事件发布者使用'vm.$emit、vm.$dispatch(vue1.0)、vm.$broadcast(vue1.0)发布事件
// 接受方使用$on方法或组件监听器订阅事件,传递一个回调函数
vm.$emit(event, [...args]) // publish
vm.$on(event, callback) // subscribe
vm.$off([event, callback]) // unsubscribe
// 或者组件中监听事件
<component @event="callback" />
// 在 Vue 中无论是 $on 方法还是组件监听事件最终都会转化为实例中的监听器
各框架中观察者模式的实现:
angular.js 中的实现 ;
同样,Vue 中使用 Object.defineProperty()
实现对数据的双向绑定,在数据变更时,使用 notify
广播事件,最终同样执行对应属性所维护的 watchers
列表进行回调。
中介者在程序设计中非常常见,和观察者模式实现的功能非常相似。
形式上:不像观察者模式那样通过调用 pub/sub
的形式来实现,而是通过一个中介者统一来管理。
实质上:观察者模式通过维护一堆列表来管理对象间的多对多关系,中介者模式通过统一接口来维护一对多关系,且通信者之间不需要知道彼此之间的关系,只需要约定好 API 即可。
简单说:就像一辆汽车的行驶系统,观察者模式中,你需要知道车内坐了几个人(维护观察者列表),当汽车发生到站、停车、开车...这些事件(被订阅者事件)时,你需要给这个列表中订阅对应事件的的每个人进行通知; 在中介者模式中,你只需要在车内发出广播(到站啦、停车啦、上车啦...请文明乘车尊老爱幼啦...),而不用关心谁在车上,谁要上车谁要下车,他们自己根据广播做自己要做的事,哪怕他不听广播,听了也不做自己要做的事都无所谓。
中介者模式包含两种角色:
JavaSript 中实现一个例子:
// 汽车
class Bus {
constructor() {
// 初始化所有乘客
this.passengers = {}
}
// 发布广播
broadcast(passenger, message = passenger) {
// 如果车上有乘客
if (Object.keys(this.passengers).length) {
// 如果是针对某个乘客发的,就单独给他听
if (passenger.id && passenger.listen) {
// 乘客他爱听不听
if (this.passengers[passenger.id]) {
this.passengers[passenger.id].listen(message)
}
// 不然就广播给所有乘客
} else {
Object.keys(this.passengers).forEach((passenger) => {
if (this.passengers[passenger].listen) {
this.passengers[passenger].listen(message)
}
})
}
}
}
// 乘客上车
aboard(passenger) {
this.passengers[passenger.id] = passenger
}
// 乘客下车
debus(passenger) {
this.passengers[passenger.id] = null
delete this.passengers[passenger.id]
console.log(`乘客${passenger.id}下车`)
}
// 开车
start() {
this.broadcast({ type: 1, content: '前方无障碍,开车!Over' })
}
// 停车
end() {
this.broadcast({ type: 2, content: '老司机翻车,停车!Over' })
}
}
// 乘客
class Passenger {
constructor(id) {
this.id = id
}
// 听广播
listen(message) {
console.log(`乘客${this.id}收到消息`, message)
// 乘客发现停车了,于是自己下车
if (Object.is(message.type, 2)) {
this.debus()
}
}
// 下车
debus() {
console.log(`我是乘客${this.id},我现在要下车`, bus)
bus.debus(this)
}
}
// 创建一辆汽车
const bus = new Bus()
// 创建两个乘客
const passenger1 = new Passenger(1)
const passenger2 = new Passenger(2)
// 俩乘客分别上车
bus.aboard(passenger1)
bus.aboard(passenger2)
// 2秒后开车
setTimeout(bus.start.bind(bus), 2000)
// 3秒时司机发现2号乘客没买票,2号乘客被驱逐下车
setTimeout(() => {
bus.broadcast(passenger2, {
type: 3,
content: '同志你好,你没买票,请下车!'
})
bus.debus(passenger2)
}, 3000)
// 4秒后到站停车
setTimeout(bus.end.bind(bus), 3600)
// 6秒后再开车,车上已经没乘客了
setTimeout(bus.start.bind(bus), 6666)
上面例子中(当然,稍微扩展了点哈),Bus 即为中介者对象,乘客为通信者,乘客具有一些统一的方法 API,Bus 只管开车停车发广播,执行自己的事物,乘客在不断地接受广播,根据广播信息的类型和内容作出自己的判断,执行事务。
简单说就是:为对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
代理模式使得代理对象控制具体对象的引用。代理几乎可以是任何对象:文件,资源,内存中的对象,或者是一些难以复制的东西。
举个例子: 一个工厂制造商品(目标对象),你可以给这个工厂设置一个业务代理(代理对象),提供流水线管理,订单,运货,淘宝网店等多种行为能力(扩展属性)。 当然,里面还有最关键的一点就是,这个代理能把一些骗纸和忽悠都过滤掉,将最真实最直接的订单给工厂,让工厂能够专注于生产(控制访问)。
上面工厂的例子:
// 真实工厂
class Factory {
constructor(count) {
// 工厂默认有1000件产品
this.productions = count || 1000
}
// 生产商品
produce(count) {
// 原则上低于5个工厂是不接单的
this.productions += count
}
// 向外批发
wholesale(count) {
// 原则上低于10个工厂是不批发的
this.productions -= count
}
}
// 代理工厂
class ProxyFactory extends Factory {
// 代理工厂默认第一次合作就从工厂拿100件库存
constructor(count = 100) {
super(count)
}
// 代理工厂向真实工厂下订单之前会做一些过滤
produce(count) {
if (count > 5) {
super.produce(count)
} else {
console.log('低于5件不接单')
}
}
wholesale(count) {
if (count > 10) {
super.wholesale(count)
} else {
console.log('低于10件不批发')
}
}
taobao(count) {
// ...
}
logistics() {
// ...
}
}
// 创建一个代理工厂
const proxyFactory = new ProxyFactory()
// 通过代理工厂生产4件商品,被拒绝
proxyFactory.produce(4)
// 通过代理工厂批发20件商品
proxyFactory.wholesale(20)
// 代理工厂的剩余商品 80
console.log(proxyFactory.productions)
Proxy
对象ES6 中 Proxy
对象可以理解为:在目标对象之前架设一层“拦截”,外界对该对象的访问,都必须先通过这层拦截,因此提供了一种机制,可以对外界的访问进行过滤和改写。Proxy 这个词的原意是代理,用在这里表示由它来“代理”某些操作,可以译为"代理器"。
基本形式:
// 参数分别为目标对象和代理解析器
var proxy = new Proxy(target, handler)
无操作转发代理:
const target = {}
const p = new Proxy(target, {})
p.a = 3 // 被转发到代理的操作
console.log(target.a) // 3 操作已经被正确地转发至目标对象
使用错误拦截属性读取操作:
const handler = {
get(target, property) {
if (property in target) {
return target[property]
} else {
throw new ReferenceError('Property "' + property + '" does not exist.')
}
}
}
const p = new Proxy({}, handler)
p.a = 1
p.b = undefined
console.log(p.a, p.b) // 1, undefined
console.log('c' in p, p.c) // Uncaught ReferenceError: Property "c" does not exist.
实现一个 service 客户端:
function createWebService(baseUrl) {
return new Proxy({}, {
get(target, propKey, receiver) {
return () => httpGet(baseUrl+'/' + propKey)
}
})
}
const serviceA = createWebService('http://example.com/data-a')
const serviceB = createWebService('http://example.com/data-b')
const serviceC = createWebService('http://example.com/data-c')
serviceA.employees().then(json => {
const employees = JSON.parse(json)
// ···
})
serviceB...
简单说:保证一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点(调用一个类,任何时候返回的都是同一个实例)。
实现方法:使用一个变量来标志当前是否已经为某个类创建过对象,如果创建了,则在下一次获取该类的实例时,直接返回之前创建的对象,否则就创建一个对象。
类/构造函数实例:
class Singleton {
constructor(name) {
this.name = name
this.instance = null
}
getName() {
alert(this.name)
}
static getInstance(name) {
if (!this.instance) {
this.instance = new Singleton(name)
}
return this.instance
}
}
const instanceA = Singleton.getInstance('seven1')
const instanceB = Singleton.getInstance('seven2')
console.log(instanceA, instanceB)
闭包包装实例:
const SingletonP = (function () {
let instance
return class Singleton {
constructor(name) {
if (instance) {
return instance
} else {
this.init(name)
instance = this
return this
}
}
init(name) {
this.name = name
console.log('已初始化')
}
}
})()
const instanceA = new SingletonP('seven1')
const instanceB = new SingletonP('seven2')
console.log(instanceA, instanceB)
惰性包装实例:
const getSingle = function (fn) {
let result
return function () {
return result || (result = fn.apply(this, arguments))
}
}
与创建型模式类似,工厂模式创建对象(视为工厂里的产品)时无需指定创建对象的具体类。 工厂模式定义一个用于创建对象的接口,这个接口由子类决定实例化哪一个类。该模式使一个类的实例化延迟到了子类。而子类可以重写接口方法以便创建的时候指定自己的对象类型。
简单说:假如我们想在网页面里插入一些元素,而这些元素类型不固定,可能是图片、链接、文本,根据工厂模式的定义,在工厂模式下,工厂函数只需接受我们要创建的元素的类型,其他的工厂函数帮我们处理。
上代码:
// 文本工厂
class Text {
constructor(text) {
this.text = text
}
insert(where) {
const txt = document.createTextNode(this.text)
where.appendChild(txt)
}
}
// 链接工厂
class Link {
constructor(url) {
this.url = url
}
insert(where) {
const link = document.createElement('a')
link.href = this.url
link.appendChild(document.createTextNode(this.url))
where.appendChild(link)
}
}
// 图片工厂
class Image {
constructor(url) {
this.url = url
}
insert(where) {
const img = document.createElement('img')
img.src = this.url
where.appendChild(img)
}
}
// DOM工厂
class DomFactory {
constructor(type) {
return new (this[type]())()
}
// 各流水线
link() {
return Link
}
text() {
return Text
}
image() {
return Image
}
}
// 创建工厂
const linkFactory = new DomFactory('link')
const textFactory = new DomFactory('text')
linkFactory.url = 'https://surmon.me'
linkFactory.insert(document.body)
textFactory.text = 'HI! I am surmon.'
textFactory.insert(document.body)
装饰者 (decorator) 模式能够在不改变对象自身的基础上,在程序运行期间给对像动态的添加职责(方法或属性)。与继承相比,装饰者是一种更轻便灵活的做法。
简单说:可以动态的给某个对象添加额外的职责,而不会影响从这个类中派生的其它对象。
实例:假设同事 A 在 window.onload
中指定了一些任务,这个函数由同事 A 维护,如何在对 window.onload
函数不进行任何修改的基础上,在 window.onload
函数执行最后执行自己的任务?
Show me the code:
// 同事A的任务
window.onload = () => {
console.log('window loaded!')
}
// 装饰者
let _onload = window.onload || function () {}
window.onload = () => {
_onload()
console.log('自己的处理函数')
}
如何在所有函数执行前后分别执行指定函数:
// 新添加的函数在旧函数之前执行
Function.prototype.before = function (beforefn) {
let _this = this
return function () {
beforefn.apply(this, arguments)
return _this.apply(this, arguments)
}
}
// 新添加的函数在旧函数之后执行
Function.prototype.after = function (afterfn) {
let _this = this
return function () {
let ret = _this.apply(this, arguments)
afterfn.apply(this, arguments)
return ret
}
}
// 使用
var func = function (param) {
console.log(param)
}
func = func.before(function (param) {
param.name = 'beforename'
})
func({ name: 'func' }) // { name: 'beforename' }
不污染 Function 原型的做法:
// 装饰器
const before = function (fn, before) {
return function () {
before.apply(this, arguments)
return fn.apply(this, arguments)
}
}
// 普通函数
function a() {
console.log('a')
}
function b() {
console.log('b')
}
// 使用装饰器执行函数
const c = before(a, b)
c() // b a
模拟传统语言的装饰者:
// 飞机
class Plane {
constructor(name) {
this.name = name
}
// 发射子弹
fire() {
console.log('发射普通子弹')
}
}
// 武器加强版(装饰类)
class MissileDecorator {
constructor(plane) {
this.plane = plane
this.plane.name = '高级飞机'
}
fire() {
this.plane.fire()
console.log('发射导弹')
}
}
let plane = new Plane('普通飞机')
plane = new MissileDecorator(plane)
plane.fire()
// 发射普通子弹
// 发射导弹
使用 ES7 中的装饰器:
首先需要搞清楚 ES6 中 Class
语法糖的背后工作原理:
class Cat {
say() {
console.log('meow ~')
}
}
// 实际上当我们给一个类添加一个属性的时候,会调用到 Object.defineProperty 这个方法,它会接受三个参数:target 、name 和 descriptor ,上面的 Class 本质等同于:
function Cat() {}
Object.defineProperty(Cat.prototype, 'say', {
value: function () {
console.log('meow ~')
},
enumerable: false,
configurable: true,
writable: true
})
ES7 装饰器基本示例:
function isAnimal(target) {
target.isAnimal = true
return target
}
// 装饰器
@isAnimal
class Cat {
// ...
}
console.log(Cat.isAnimal) // true
// 上面装饰器代码基本等同于
Cat = isAnimal(function Cat() { ... })
作用于类属性的装饰器:
function readonly(target, name, descriptor) {
discriptor.writable = false
return discriptor
}
class Cat {
@readonly
say() {
console.log('meow ~')
}
}
var kitty = new Cat()
kitty.say = function () {
console.log('woof !')
}
kitty.say() // meow ~
在类的属性中定义装饰器的时候,参数有三个:target
、name
、descriptor
,上面说了,因为装饰器在作用于属性的时候,实际上是通过 Object.defineProperty
来进行扩展和封装的。
所以在上面的这段代码中,装饰器实际的作用形式是这样的:
let descriptor = {
value: function () {
console.log('meow ~')
},
enumerable: false,
configurable: true,
writable: true
}
descriptor = readonly(Cat.prototype, 'say', descriptor) || descriptor
Object.defineProperty(Cat.prototype, 'say', descriptor)
这里也是 JavaScript 里装饰器作用于类和作用于类的属性的不同的地方。 当装饰器作用于类本身的时候,我们操作的对象也是这个类本身,而当装饰器作用于类的某个具体的属性的时候,我们操作的对象既不是类本身,也不是类的属性,而是它的描述符(descriptor), 而描述符里记录着我们对这个属性的全部信息,所以,我们可以对它自由的进行扩展和封装,最后达到的目的呢,就和之前说过的装饰器的作用是一样的。
也可以直接在 target 上进行扩展和封装,比如:
function fast(target, name, descriptor) {
target.speed = 20
let run = descriptor.value
descriptor.value = function () {
run()
console.log(`speed ${this.speed}`)
}
return descriptor
}
class Rabbit {
@fast
run() {
console.log('running~')
}
}
var bunny = new Rabbit()
bunny.run()
// running~
// speed 20
console.log(bunny.speed) // 20
总结:装饰器允许你在类和方法定义的时候去注释或者修改它。装饰器是一个作用于函数的表达式,它接收三个参数 target
、name
和 descriptor
,然后可选性的返回被装饰之后的 descriptor
对象。
装饰者模式和代理模式的区别:
完
内容若有偏差,期待指正修改。
double click three sixes
reply:
🌚🌚🌚