Python 设计模式——用模式改善软件设计

　　一、什么是设计模式

　　设计模式（design pattern）的提出，是面向对象程序设计演化过程中的一个重要里程碑。正如Gamma，Helm，Johnson和Vlissides在他们的经典著作《设计模式》一书中所说的：设计模式使得人们可以更加简单和方便地去复用成功的软件设计和体系结构，从而能够帮助设计者更快更好地完成系统设计。

　　设计模式的概念最早起源于建筑设计大师Christopher Alexander关于城市规划和建筑设计的著作《建筑的永恒方法》，尽管Alexander的著作是针对建筑领域的，但他的观点实际上适用于所有的工程设计领域，其中就包括软件设计领域。在《建筑的永恒方法》一书中，Alexander是这样描述模式的：

　　模式是一条由三部分组成的规则，它表示了一个特定环境、一个问题和一个解决方案之间的关系。每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动。

　　将设计模式引入软件设计和开发过程的目的在于充分利用已有的软件开发经验，这是因为设计模式通常是对于某一类软件设计问题的可重用的解决方案。优秀的软件设计师都非常清楚，不是所有的问题都需要从头开始解决，他们更愿意复用以前曾经使用过的解决方案，每当他们找到一个好的解决方案，他们会一遍又一遍地使用，这些经验是他们成为专家的部分原因。设计模式的最终目标就是帮助人们利用熟练的软件设计师的集体经验，来设计出更加优秀的软件。

　　在软件设计领域中，每一个设计模式都系统地命名、解释和评价了面向对象系统中的一个重要的和可复用的设计。这样，我们只要搞清楚这些设计模式，就可以完全或者说很大程度上吸收了那些蕴含在模式中的宝贵经验，从而对软件体系结构有了比较全面的了解。更加重要的是，这些模式都可以直接用来指导面向对象系统设计中至关重要的对象建模问题，实际工作中一旦遇到具有相同背景的场合，只需要简单地套用这些模式就可以了，从而省去了很多摸索工作。

　　二、经典的设计模式MVC

　　在长期的软件实践过程中，人们逐渐总结出了一些实用的设计模式，并将它们应用于具体的软件系统中，出色地解决了很多设计上的难题。源于Smalltalk，并在Java中得到广泛应用的模型-视图-控制器（Model-View-Controller，MVC）模式，是非常经典的一个设计模式，通过它你可以更好地理解"模式"这一概念。

　　MVC模式通常用在开发人机交互软件的时候，这类软件的最大特点就是用户界面容易改变，例如，当你要扩展一个应用程序的功能时，通常需要修改菜单来反映这种变化。如果用户界面和核心功能紧紧交织在一起，要建立这样一个灵活的系统通常是非常困难的，因为很容易产生错误。为了更好地开发这样的软件系统，系统设计师必须考虑下面两个因素：

　　用户界面应该是易于改变的，甚至在运行期间也是有可能改变的；

　　用户界面的修改或移植不会影响软件的核心功能代码。

　　为了解决这个问题，可以采用将模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）相分离的思想。在这种设计模式中，模型用来封装核心数据和功能，它独立于特定的输出表示和输入行为，是执行某些任务的代码，至于这些任务以什么形式显示给用户，并不是模型所关注的问题。模型只有纯粹的功能性接口，也就是一系列的公开方法，这些方法有的是取值方法，让系统其它部分可以得到模型的内部状态，有的则是置值方法，允许系统的其它部分修改模型的内部状态。

　　视图用来向用户显示信息，它获得来自模型的数据，决定模型以什么样的方式展示给用户。同一个模型可以对应于多个视图，这样对于视图而言，模型就是可重用的代码。一般来说，模型内部必须保留所有对应视图的相关信息，以便在模型的状态发生改变时，可以通知所有的视图进行更新。