一、建造者模式

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问题描述

我的要求是你用程序画一个小人，这在游戏程序里非常常见，现在简单一点，要求是小人要有头、身体、两手、两脚就可以了。

问题分析

这里建造小人的’过程’是稳定的，都需要头身手脚，而具体建造的’细节’是不同的，有胖有瘦有高有矮。如果你需要将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示的意图时，我们需要应用于一个设计模式，‘建造者模式（Builder）’，又叫生成器模式。

模式定义

建造者模式（Builder），将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
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它主要用于创建一些复杂的对象，这些对象内部子对象的建造顺序通常是稳定的，但每个子对象本身的构建通常面临着复杂的变化。

代码实现

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.lines import Line2D
from matplotlib.patches import Ellipse


class PersonBuilder(object):
    def __init__(self, ax, color):
        self.ax = ax
        self.color = color

    def build_head(self):
        pass

    def build_body(self):
        pass

    def build_arm_left(self):
        pass

    def build_arm_right(self):
        pass

    def build_leg_left(self):
        pass

    def build_leg_right(self):
        pass


class PersonFatBuilder(PersonBuilder):
    def build_head(self):
        self.ax.add_patch(Ellipse(xy=(50 + 15, -20 - 15), width=30, height=30, color=self.color))

    def build_body(self):
        self.ax.add_patch(Ellipse(xy=(45 + 20, -50 - 25), width=40, height=50, color=self.color))

    def build_arm_left(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(50, 30), ydata=(-50, -100), color=self.color))

    def build_arm_right(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(80, 100), ydata=(-50, -100), color=self.color))

    def build_leg_left(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(60, 45), ydata=(-100, -150), color=self.color))

    def build_leg_right(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(70, 85), ydata=(-100, -150), color=self.color))


class PersonThinBuilder(PersonBuilder):
    def build_head(self):
        self.ax.add_patch(Ellipse(xy=(50 + 15, -20 - 15), width=30, height=30, color=self.color))

    def build_body(self):
        self.ax.add_patch(Ellipse(xy=(60 + 5, -50 - 50), width=10, height=50, color=self.color))

    def build_arm_left(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(60, 40), ydata=(-50, -100), color=self.color))

    def build_arm_right(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(70, 90), ydata=(-50, -100), color=self.color))

    def build_leg_left(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(60, 45), ydata=(-100, -150), color=self.color))

    def build_leg_right(self):
        self.ax.add_patch(Line2D(xdata=(70, 85), ydata=(-100, -150), color=self.color))


# 指挥者
class PersonDirector(object):
    def __init__(self, pb):
        self.pb = pb

    def create_person(self):
        self.pb.build_head()
        self.pb.build_body()
        self.pb.build_arm_left()
        self.pb.build_arm_right()
        self.pb.build_leg_left()
        self.pb.build_leg_right()
        plt.xlim((0, 150))
        plt.ylim((-150, 0))
        plt.axis("off")
        plt.show()


if __name__ == '__main__':
    gThin = plt.figure(figsize=(8, 8))
    axThin = gThin.add_subplot(1, 1, 1)
    ptb = PersonThinBuilder(axThin, "k")
    pdThin = PersonDirector(ptb)
    pdThin.create_person()

    gFat = plt.figure(figsize=(8, 8))
    axFat = gFat.add_subplot(1, 1, 1)
    pfb = PersonFatBuilder(axFat, "k")
    pdFat = PersonDirector(pfb)
    pdFat.create_person()

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二、观察者模式

问题描述

我们设想一个场景，假设公司几个同事日常喜欢工作摸鱼，有看 NBA 的，有炒股的，还有玩儿游戏的。但摸鱼肯定怕被自己领导或老板发现，怎么办呢？他们只好每隔几分钟就起来看看老板或者自己的领导有没有回来。这很不方便，想象一下，如果有几十个同事在摸鱼（这公司怕是要倒闭了），大家总不能跟赶集一样，隔几分钟就起来走几步吧。

此时，有人突拍大腿：为啥不整个吹哨人呢，比如前台小妹子？如果老板来了，她只需给我们发个微信消息通知一下就行了呀——有道理！先建个群把大家都拉进去，有领导来了就让前台小妹发消息。这下方便了，只要消息来了就知道是领导来了，赶紧采取行动。而且，如果这会儿突然不想摸鱼了，那把消息屏蔽了就行，明天又想摸鱼，把消息屏蔽取消就可以了。皆大欢喜。

问题分析

我们用观察者模式重新分析开始的问题，针对领导的群就是 Subject，员工则是 Observer，一个 Subject 可以有多个 Observer，它不需要关心到底有哪些 Observer，Observer 之间也不需要知道彼此存在。当 Subject 的状态发生变化（即领导回来）时，所有的 Observer 都会得到通知，并更新自己的行为（努力工作）。

当然，反过来一个 Observer 可以订阅多个 Subject，任意一个 Subject 的状态发生变化，该 Observer 都会得到通知。这样就既解决了一致性问题，又不会过紧耦合。

模式定义

观察者模式又叫作发布-订阅（Publish/Subscribe）模式。

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。
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Subject类，可翻译为主题或抽象通知者，一般用一个抽象类或者一个接口实现。它把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
Observer类，抽象观察者，为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己。这个接口叫作更新接口。抽象观察者一般用一个抽象类或者一个接口实现。更新接口通常包含一个update（）方法，这个方法叫作更新方法。
ConcreteSubject类，叫作具体主题或具体通知者，将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色通常用一个具体子类实现。
ConcreteObserver类，具体观察者，实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态相协调。具体观察者角色可以保存一个指向具体主题对象的引用。具体观察者角色通常用一个具体子类实现。

代码实现

class Observer(object):
    def __init__(self, name, sub):
        self.name = name
        self.sub = sub

    def update(self):
        pass


class Subject(object):
    subjectState = ""

    def attach(self, observer: Observer):
        pass

    def detach(self, observer: Observer):
        pass

    def notify(self):
        pass


class StockObserver(Observer):
    def __init__(self, name, sub: Subject):
        super().__init__(name, sub)

    def update(self):
        print(" ".join([self.sub.subjectState, self.name, "关闭股票行情，继续工作！"]))


class NBAObserver(Observer):
    def __init__(self, name, sub: Subject):
        super().__init__(name, sub)

    def update(self):
        print(" ".join([self.sub.subjectState, self.name, "关闭NBA直播，继续工作！"]))


class Boss(Subject):
    __observers = []
    __action = ""

    def attach(self, observer):
        self.__observers.append(observer)

    def detach(self, observer):
        self.__observers.remove(observer)

    def notify(self):
        for each in self.__observers:
            each.update()

    def get_action(self):
        return self.__action

    def set_action(self, action):
        self.__action = action

    subjectState = property(get_action, set_action)


class Secretary(Subject):
    __observers = []
    __action = ""

    def attach(self, observer):
        self.__observers.append(observer)

    def detach(self, observer):
        self.__observers.remove(observer)

    def notify(self):
        for each in self.__observers:
            each.update()

    def get_action(self):
        return self.__action

    def set_action(self, action):
        self.__action = action

    subjectState = property(get_action, set_action)


if __name__ == '__main__':
    huhansan = Boss()
    coworker1 = StockObserver("魏关姹", huhansan)
    coworker2 = NBAObserver("易管查", huhansan)
    huhansan.attach(coworker1)
    huhansan.attach(coworker2)
    huhansan.detach(coworker1)

    # 老板回来
    huhansan.subjectState = "我胡汉三回来了!"
    # 发出通知
    huhansan.notify()