用python重构策略模式
资料来源:《流畅的Python》
案例分析:重构“策略”模式
《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书是这样概述“策略”模式的:
定义一系列算法,把它们一一封装起来,并且使它们可以相互替换。本模式使得算法可以独立于使用它的客户而变化。
假如一个网店制定了下述折扣规则:
- 有 1000 或以上积分的顾客,每个订单享 5% 折扣。
- 同一订单中,单个商品的数量达到 20 个或以上,享 10% 折扣。
- 订单中的不同商品达到 10 个或以上,享 7% 折扣。
- 简单起见,我们假定一个订单一次只能享用一个折扣
“策略”模式的 UML 类图见图 6-1,其中涉及下列内容。
內容 | 說明 |
---|---|
上下文 | 把一些计算委托给实现不同算法的可互换组件,它提供服务。在这个电商示例中,上下文是Order,它会根据不同的算法计算促销折扣。 |
策略 | 实现不同算法的组件共同的接口。在这个示例中,名为 Promotion 的抽象类扮演这个角色。 |
具体策略 | “策略”的具体子类。fidelityPromo、BulkPromo 和 LargeOrderPromo 是这里实现的三个具体策略。 |
实现 Order 类,支持插入式折扣策略
# classic_strategy.py
# Strategy pattern -- classic implementation"""
# BEGIN CLASSIC_STRATEGY_TESTS>>> joe = Customer('John Doe', 0) # <1>>>> ann = Customer('Ann Smith', 1100)>>> cart = [LineItem('banana', 4, .5), # <2>... LineItem('apple', 10, 1.5),... LineItem('watermellon', 5, 5.0)]>>> Order(joe, cart, FidelityPromo()) # <3><Order total: 42.00 due: 42.00>>>> Order(ann, cart, FidelityPromo()) # <4><Order total: 42.00 due: 39.90>>>> banana_cart = [LineItem('banana', 30, .5), # <5>... LineItem('apple', 10, 1.5)]>>> Order(joe, banana_cart, BulkItemPromo()) # <6><Order total: 30.00 due: 28.50>>>> long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0) # <7>... for item_code in range(10)]>>> Order(joe, long_order, LargeOrderPromo()) # <8><Order total: 10.00 due: 9.30>>>> Order(joe, cart, LargeOrderPromo())<Order total: 42.00 due: 42.00># END CLASSIC_STRATEGY_TESTS
"""
# BEGIN CLASSIC_STRATEGYfrom abc import ABC, abstractmethod
from collections import namedtupleCustomer = namedtuple('Customer', 'name fidelity')class LineItem:def __init__(self, product, quantity, price):self.product = productself.quantity = quantityself.price = pricedef total(self):return self.price * self.quantityclass Order: # the Contextdef __init__(self, customer, cart, promotion=None):self.customer = customerself.cart = list(cart)self.promotion = promotiondef total(self):if not hasattr(self, '__total'):self.__total = sum(item.total() for item in self.cart)return self.__totaldef due(self):if self.promotion is None:discount = 0else:discount = self.promotion.discount(self)return self.total() - discountdef __repr__(self):fmt = '<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>'return fmt.format(self.total(), self.due())class Promotion(ABC): # the Strategy: an Abstract Base Class@abstractmethoddef discount(self, order):"""Return discount as a positive dollar amount"""class FidelityPromo(Promotion): # first Concrete Strategy"""5% discount for customers with 1000 or more fidelity points"""def discount(self, order):return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0class BulkItemPromo(Promotion): # second Concrete Strategy"""10% discount for each LineItem with 20 or more units"""def discount(self, order):discount = 0for item in order.cart:if item.quantity >= 20:discount += item.total() * .1return discountclass LargeOrderPromo(Promotion): # third Concrete Strategy"""7% discount for orders with 10 or more distinct items"""def discount(self, order):distinct_items = {item.product for item in order.cart}if len(distinct_items) >= 10:return order.total() * .07return 0# END CLASSIC_STRATEGY
使用函数实现“策略”模式
每个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)。
提示
當一個類只有一個函數時,應該將其重構成一個函數。因爲函數的開銷比類小很多。
# strategy.py
# Strategy pattern -- function-based implementation"""
# BEGIN STRATEGY_TESTS>>> joe = Customer('John Doe', 0) # <1>>>> ann = Customer('Ann Smith', 1100)>>> cart = [LineItem('banana', 4, .5),... LineItem('apple', 10, 1.5),... LineItem('watermellon', 5, 5.0)]>>> Order(joe, cart, fidelity_promo) # <2><Order total: 42.00 due: 42.00>>>> Order(ann, cart, fidelity_promo)<Order total: 42.00 due: 39.90>>>> banana_cart = [LineItem('banana', 30, .5),... LineItem('apple', 10, 1.5)]>>> Order(joe, banana_cart, bulk_item_promo) # <3><Order total: 30.00 due: 28.50>>>> long_order = [LineItem(str(item_code), 1, 1.0)... for item_code in range(10)]>>> Order(joe, long_order, large_order_promo)<Order total: 10.00 due: 9.30>>>> Order(joe, cart, large_order_promo)<Order total: 42.00 due: 42.00># END STRATEGY_TESTS
"""
# BEGIN STRATEGYfrom collections import namedtupleCustomer = namedtuple('Customer', 'name fidelity')class LineItem:def __init__(self, product, quantity, price):self.product = productself.quantity = quantityself.price = pricedef total(self):return self.price * self.quantityclass Order: # the Contextdef __init__(self, customer, cart, promotion=None):self.customer = customerself.cart = list(cart)self.promotion = promotiondef total(self):if not hasattr(self, '__total'):self.__total = sum(item.total() for item in self.cart)return self.__totaldef due(self):if self.promotion is None:discount = 0else:discount = self.promotion(self) # <1>return self.total() - discountdef __repr__(self):fmt = '<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>'return fmt.format(self.total(), self.due())# <2>def fidelity_promo(order): # <3>"""5% discount for customers with 1000 or more fidelity points"""return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0def bulk_item_promo(order):"""10% discount for each LineItem with 20 or more units"""discount = 0for item in order.cart:if item.quantity >= 20:discount += item.total() * .1return discountdef large_order_promo(order):"""7% discount for orders with 10 or more distinct items"""distinct_items = {item.product for item in order.cart}if len(distinct_items) >= 10:return order.total() * .07return 0# END STRATEGY
选择最佳策略:简单的方式
promos = [fidelity_promo, bulk_item_promo, large_order_promo] # <1>promos 列出以函数实现的各个策略。def best_promo(order): """Select best discount available"""return max(promo(order) for promo in promos)
但是有些重复可能会导致不易察觉的缺陷: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
promos = [globals()[name] for name in globals() # <1>迭代 globals() 返回字典中的各个 name。if name.endswith('_promo') # <2>只选择以 _promo 结尾的名称。and name != 'best_promo'] # <3>过滤掉 best_promo 自身,防止无限递归。def best_promo(order):"""Select best discount available"""return max(promo(order) for promo in promos) # <4>best_promo 内部的代码没有变化。
這裏需要注意的地方有:
- 策略模式所定義的函數結尾均是
_promo
- 不要忘記類
globals()
globals()
from pprint import pprint
def fun():passdd = dict()
ll = list()pprint(globals())"""output
{'__annotations__': {},'__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>,'__cached__': None,'__doc__': None,'__file__': '/home/yuanoung/Projects/fluent-python/other/test.py','__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x7f35590ca080>,'__name__': '__main__','__package__': None,'__spec__': None,'dd': {},'fun': <function fun at 0x7f35590f0ea0>,'ll': [],'pprint': <function pprint at 0x7f355735b840>}
"""
利用装饰器选择最佳策略
promos = [] # <1>promos 列表起初是空的。def promotion(promo_func): # <2>promotion 把 promo_func 添加到 promos 列表中,然后原封不动地将其返回。promos.append(promo_func)return promo_func@promotion # <3>被 @promotion 装饰的函数都会添加到 promos 列表中。
def fidelity(order):"""5% discount for customers with 1000 or more fidelity points"""return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0@promotion
def bulk_item(order):"""10% discount for each LineItem with 20 or more units"""discount = 0for item in order.cart:if item.quantity >= 20:discount += item.total() * .1return discount@promotion
def large_order(order):"""7% discount for orders with 10 or more distinct items"""distinct_items = {item.product for item in order.cart}if len(distinct_items) >= 10:return order.total() * .07return 0def best_promo(order): # <4>best_promos 无需修改,因为它依赖 promos 列表。"""Select best discount available"""return max(promo(order) for promo in promos)
这个方案有几个优点:
- 促销策略函数无需使用特殊的名称(即不用以 _promo 结尾)。
- @promotion 装饰器突出了被装饰的函数的作用,还便于临时禁用某个促销策略:只需把装饰器注释掉。
- 促销折扣策略可以在其他模块中定义,在系统中的任何地方都行,只要使用@promotion 装饰即可。
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