《流畅的Python》读书笔记——Python使用一等函数实现设计模式

本篇将使用函数对象重构策略模式，还将讨论一种更简单的方式，用于简化命令模式。

重构策略模式

首先看一下经典的策略模式是怎么实现的

经典的策略模式

# -*- coding: utf-8 -*

from abc import ABC,abstractclassmethod
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，也就是客户端代码
    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):
        """折扣"""
        if self._promotion is None:
            discount = 0
        else:
            discount = self._promotion.discount(self)
        return self.total() - discount

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

class Promotion(ABC): #声明抽象基类的方法，继承abc.ABC(abstract base class)
    @abstractclassmethod
    def discount(self,order):
        """返回折扣金额(正值)"""

class FidelityPromo(Promotion): #第一个具体策略
    """为积分为1000或以上的顾客提供5%折扣"""
    def discount(self,order):
        return order.total() * 0.05 if order._customer.fidelity >= 1000 else 0

class BulkItemPromo(Promotion): # 第二个具体策略
    """单个商品为20个或以上时提供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): # 第三个具体策略
    """订单中的不同商品达到10个或以上时提供7%折扣"""
    def discount(self, order):
        distinct_items = {item._product for item in order._cart}
        if len(distinct_items) >= 10:
            return order.total() * 0.07
        return 0

if __name__ == '__main__':
    joe = Customer('John Doe', 0) # 积分0
    ann = Customer('Ann Smith',1100) #积分1100
    cart = [LineItem('banana', 4, .5),LineItem('apple', 10, 1.5),LineItem('watermellon', 5, 5.0)] #3个商品的购物车
    print(Order(joe,cart,FidelityPromo())) #<Order total: 42.00 due: 42.00>

    print(Order(ann,cart,FidelityPromo())) #<Order total: 42.00 due: 39.90>

    banana_cart = [LineItem('banana', 30, .5),LineItem('apple', 10, 1.5)]#30个香蕉和5个苹果
    print(Order(joe,banana_cart,BulkItemPromo())) #<Order total: 30.00 due: 28.50>

    long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0) for item_code in range(10)] #有 10 个不同的商品，每个商品的价格为 1.00 美元。
    print(Order(joe,long_order,LargeOrderPromo())) #<Order total: 10.00 due: 9.30>

    print(Order(joe, cart, LargeOrderPromo())) #<Order total: 42.00 due: 42.00>

代码是可用的，但是我们可以使用更少的代码实现相同的功能。

使用函数实现策略模式

在上面的代码中，具体策略都是一个类，而且都只定义了一个方法，
即discount。此外，策略实例没有状态（没有实例属性）。你可能会
说，它们看起来像是普通的函数——的确如此。

下面对以上的代码进行重构，去掉了Promo抽象类：

# -*- coding: utf-8 -*
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，也就是客户端代码
    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):
        """折扣"""
        if self._promotion is None:
            discount = 0
        else:
            discount = self._promotion(self) #只需调用self.promotion()函数
        return self.total() - discount

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

# 每个策略都是函数
def fidelity_promo(order):
    """为积分为1000或以上的顾客提供5%折扣"""
    return order.total() * 0.05 if order._customer.fidelity >= 1000 else 0

def bulk_item_promo(order):
    """单个商品为20个或以上时提供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):
    """订单中的不同商品达到10个或以上时提供7%折扣"""
    distinct_items = {item._product for item in order._cart}
    if len(distinct_items) >= 10:
        return order.total() * 0.07
    return 0

if __name__ == '__main__':
    joe = Customer('John Doe', 0) # 积分0
    ann = Customer('Ann Smith',1100) #积分1100
    cart = [LineItem('banana', 4, .5),LineItem('apple', 10, 1.5),LineItem('watermellon', 5, 5.0)] #3个商品的购物车
    print(Order(joe,cart,fidelity_promo)) #<Order total: 42.00 due: 42.00> 注意不要传'fidelity_promo()'

    print(Order(ann,cart,fidelity_promo)) #<Order total: 42.00 due: 39.90>

    banana_cart = [LineItem('banana', 30, .5),LineItem('apple', 10, 1.5)]#30个香蕉和5个苹果
    print(Order(joe,banana_cart,bulk_item_promo)) #<Order total: 30.00 due: 28.50>

    long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0) for item_code in range(10)] #有 10 个不同的商品，每个商品的价格为 1.00 美元。
    print(Order(joe,long_order,large_order_promo)) #<Order total: 10.00 due: 9.30>

    print(Order(joe, cart, large_order_promo)) #<Order total: 42.00 due: 42.00>

函数拿来即用，不需要实例化促销对象。

至此，我们使用函数实现了策略模式，由此也出现了其他可能性。假
设我们想创建一个“元策略”，让它为指定的订单选择最佳折扣。接下来
的会接着重构，利用函数和模块式对象，使用不同的方式实现这个需求。

选择最佳策略：简单的方式

我们继续添加3个测试，计算所有折扣，返回额度最大的：

promos = [fidelity_promo, bulk_item_promo, large_order_promo]
def best_promo(order):
    """选择可用的最佳折扣"""
    return max(promo(order) for promo in promos)
    
print(Order(joe, long_order, best_promo)) #<Order total: 10.00 due: 9.30>
print(Order(joe, banana_cart, best_promo)) #<Order total: 10.00 due: 9.30>
print(Order(ann, cart, best_promo)) #<Order total: 10.00 due: 9.30>

虽然这个函数可用，但若想添加新的促销策略，要定义相应的函数，还要记得把它添加到 promos 列表中；否则，当新促销函数显式地作为参数传给
Order 时，它是可用的，但是 best_promo 不会考虑它。

找出模块中的全部策略

如果是Java的话，一般通过反射来实现，且看Python是如何实现的。

在 Python 中，模块也是一等对象，而且标准库提供了几个处理模块的函
数。Python 文档是这样说明内置函数 globals 的。

globals() : 返回一个字典，表示当前的全局符号表。这个符号表始终针对当前
模块（对函数或方法来说，是指定义它们的模块，而不是调用它们的模块）。

promos = [globals()[name] for name in globals()
          if name.endswith('_promo') #以_promo结尾且不是best_promo方法
          and name != 'best_promo']

收集所有可用促销的另一种方法是，在一个单独的模块中保存所有策略
函数，把 best_promo 排除在外。

from promotions import promotions #作为单独的模块

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

命令模式

我们可以不为调用者提供一个 Command 实例，而是给它一个函数。此
时，调用者不用调用 command.execute()，直接调用 command()
即可。MacroCommand 可以实现成定义了__call__方法的类。这
样，MacroCommand 的实例就是可调用对象，各自维护着一个函数列
表，供以后调用:

class MacroCommand:
    """一个执行一组命令的命令"""
    
    def __init__(self,commands):
        self._commands = list(commands)
    
    def __call__(self):
        for command in self._commands:
            command()