Python入门【​编辑、组合、设计模式_工厂模式实现 、设计模式_单例模式实现、工厂和单例模式结合、异常是什么？异常的解决思路 】(十七)

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目录

​编辑

组合

设计模式_工厂模式实现 

设计模式_单例模式实现

工厂和单例模式结合

异常是什么？

异常的解决思路 

---

组合

结婚就是组合。两人组合后，可以复用对方的属性和方法！ 

除了继承，“组合”也能实现代码的复用！“组合”核心是“将父类对象作为子类的属性”。

1、is-a 关系，我们可以使用“继承”。从而实现子类拥有的父类的方法和属性。 is-a 关系指的是类似这样的关系：狗是动物，dog is animal。狗类就应该继承动物类。

2、has-a 关系，我们可以使用“组合”，也能实现一个类拥有另一个类的方法和属性。 has-a 关系指的是这样的关系：手机拥有CPU。 MobilePhone has a CPU

#组合测试
class MobilePhone:def __init__(self,cpu,screen):self.cpu = cpuself.screen = screen
class CPU:def calculate(self):print("计算，算个12345")
class Screen:def show(self):print("显示一个好看的画面，亮瞎你的钛合金大眼")
c = CPU()
s = Screen()
m = MobilePhone(c,s)
m.cpu.calculate()       #通过组合，我们也能调用cpu对象的方法。相当于手机对象间接拥有了“cpu的方法”
m.screen.show()

 运算结果：

计算，算个12345

显示一个好看的画面，亮瞎你的钛合金大眼

设计模式_工厂模式实现 

设计模式是面向对象语言特有的内容，是我们在面临某一类问题时候固定的做法，设计模式有很多种，比较流行的是：GOF（Goup Of Four）23种设计模式。当然，我们没有必要全部学习，学习几 个常用的即可。 对于初学者，我们学习两个最常用的模式：工厂模式和单例模式。 工厂模式实现了创建者和调用者的分离，使用专门的工厂类将选择 实现类、创建对象进行统一的管理和控制。 

 

#工厂模式
class CarFactory:def createCar(self,brand):if brand == "奔驰":return Benz()elif brand == "宝马":return BMW()elif brand ==  '比亚迪':return BYD()else:return "未知品牌，无法创建"
class Benz:pass
class BMW:pass
class BYD:pass
factory = CarFactory()
c1 = factory.createCar("奔驰")
c2 = factory.createCar("宝马")
print(c1)
print(c2)

 运行结果：

<__main__.Benz object at 0x021C5770>
<__main__.BMW object at 0x021C5790>

设计模式_单例模式实现

单例模式（Singleton Pattern）的核心作用是确保一个类只有一个 实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。 单例模式只生成一个实例对象，减少了对系统资源的开销。当一个对象的产生需要比较多的资源，如读取配置文件、产生其他依赖对象时，可以产生一个“单例对象”，然后永久驻留内存中，从而极大 的降低开销。 

⚠️单例模式有多种实现的方式，我们这里推荐重写 __new__() 的方 法。

#单例模式
class MySingleton:__obj = None__init_flag = Truedef __new__(cls, *args, **kwargs):if cls.__obj == None:cls.__obj = object.__new__(cls)return cls.__objdef __init__(self,name):if MySingleton.__init_flag:print("init....")self.name = nameMySingleton.__init_flag = False
a = MySingleton("aa")
print(a)
b = MySingleton("bb")
print(b)

 运算结果：

init....
<__main__.MySingleton object at 0x01E15610>
<__main__.MySingleton object at 0x01E15610>

工厂和单例模式结合

设计模式称之为“模式”，就是一些固定的套路。我们很容易用到其他场景上，比如前面讲的工厂模式，我们需要将工厂类定义成“单例”，只需要简单的套用即可实现： 

#测试工厂模式和单例模式的整合使用
class CarFactory:__obj = None           #类属性__init_flag = Truedef create_car(self,brand):if brand =="奔驰":return Benz()elif brand =="宝马":return BMW()elif brand == "比亚迪":return BYD()else:return "未知品牌，无法创建"def __new__(cls, *args, **kwargs):if cls.__obj ==None:cls.__obj = object.__new__(cls)return cls.__objdef __init__(self):if CarFactory.__init_flag:print("init CarFactory....")CarFactory.__init_flag = False
class Benz:pass
class BMW:pass
class BYD:pass
factory = CarFactory()
c1 = factory.create_car("奔驰")
c2 = factory.create_car("比亚迪")
print(c1)
print(c2)
factory2 = CarFactory()
print(factory)
print(factory2)

运算结果：

init CarFactory....
<__main__.Benz object at 0x01E36E90>
<__main__.BYD object at 0x01E36C30>
<__main__.CarFactory object at 0x01E36730>
<__main__.CarFactory object at 0x01E36730>

1、 如下代码测试对象的浅拷贝、深拷贝，请绘制出内存示意图。

#测试对象的引用赋值、浅拷贝、深拷贝
import copy
class MobilePhone:def __init__(self,cpu,screen):self.cpu = cpuself.screen = screen
class CPU:def calculate(self):print("计算，算个12345")print("CPU对象:",self)
class Screen:def show(self):print("显示一个好看的画面，亮瞎你的钛合金大眼")print("屏幕对象：",self)
c = CPU()
s = Screen()
m = MobilePhone(c,s)
m.cpu.calculate()
n = m               #两个变量，但是指向了同一个对象
print(m,n)
m2 = copy.copy(m)   #m2是新拷贝的另一个手机对象
print(m,m2)
m.cpu.calculate()
m2.cpu.calculate()   #m2和m拥有了一样的cpu对象和screen对象
m3 = copy.deepcopy(m)
m3.cpu.calculate()      #m3和m拥有不一样的cpu对象和screen对象

2、定义发动机类Motor、底盘类Chassis、座椅类Seat，车辆外壳 类Shell，并使用组合关系定义汽车类。其他要求如下：

定义汽车的run()方法，里面需要调用Motor类的work()方法，也需要调用座椅类Seat的work()方法，也需要调用底盘类Chassis的work()方法

3 、使用工厂模式、单例模式实现如下需求：

(1) 电脑工厂类ComputerFactory用于生产电脑Computer。工厂类使用单例模式，也就是说只能有一个工厂对象。

(2) 工厂类中可以生产各种品牌的电脑：联想、华硕、神舟 

(3) 各种品牌的电脑使用继承实现：

(4) 父类是Computer类，定义了calculate方法

(5) 各品牌电脑类需要重写父类的calculate方法

4、 定义一个Employee雇员类，要求如下：

(1) 属性有：id、name、salary

(2) 运算符重载+：实现两个对象相加时，默认返回他们的薪水和

(3) 构造方法要求：输入name、salary，不输入id。id采用自增 的方式，从1000开始自增，第一个新增对象是1001，第二个新 增对象是1002。

(4) 根据salary属性，使用@property设置属性的get和set方法。 set方法要求输入：1000-50000范围的数字。

异常是什么？

软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些问题，我们称之为异常，英文是： Exception ，意思是例外。

遇到这些例外情况， 或者叫异常，我们怎么让写的程序做出合理的处理，安全的退出， 而不至于程序崩溃呢？我们本章就要讲解这些问题。 

工作中，程序遇到的情况不可能完美。比如：程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对；程序在运行着，但是内存或硬盘可能满了等等。

伪代码说明异常机制 

如果我们要拷贝一个文件，在没有异常机制的情况下，我们需要考虑各种异常情况，伪代码如下：

这种方式，有两个坏处：

1 逻辑代码和错误处理代码放一起！

2 程序员本身需要考虑的例外情况较复杂，对程序员本身要求较高！

如上情况，如果是用Python的异常机制来处理，对比如下： 

异常机制本质： 当程序出现异常，程序安全的退出、处理完后继续执行的机制 

python中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异 常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。下面较为完整的展示了python中内建异常类的继承层次： 

 

我们处理一下，遇到的第一个异常：

#测试简单的0不能做除数异常

a = 3/0 

Traceback (most recent call last):File "...mypro_exception/my01.py", line 1,
in <module>a = 3/0
ZeroDivisionError: division by zeroProcess finished with exit code 1

 python中一切都是对象，异常也采用对象的方式来处理。处理 过程：

1、抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给解释器。

2、 捕获异常：解释器得到该异常后，寻找相应的代码来处理该异常

异常的解决思路 

解决异常问题的态度

1 、学习完异常相关知识点，只是开始对异常有些认识，不意味着你会调试任何异常；

2、调试异常，需要大量的经验作为基础。因此，大家不要在此停留，继续往后学习。碰到每个异常， 都要花心思去解决而不要动不动张口问人。通过自己的努力无法解决，再去找老师同学帮助解决。

解决每一个遇到的异常，建议大家遵循如下三点：

1、 不慌张，细看信息，定位错误。看清楚报的错误信息，并定位发生错误的地方。

2 、百度并查看十个相关帖子。将异常类信息进行百度，至少查看十个以上的相关帖子。

3 、以上两步仍然无法解决，找老师和同学协助解决。

正常情况，自己遵循如上步骤解决30个以上的错误，就能积累初步的调试经验，以后遇到的大部分错误都能独立完成。

异常解决的关键：定位 

当发生异常时，解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出 相关错误信息。我们只需按照从上到下的顺序即可追溯 （Trackback）错误发生的过程，最终定位引起错误的那一行代码。

【示例】追溯异常发生的过程

def a():print("run in a() start! ")num = 1/0print("run in a() end! ")
def b():print("run in b() start!")a()print("run in b() end! ")
def c():print("run in c() start!")b()print("run in c() end! ")
print("step1")
c()
print("step2")

控制台打印结果：

step1
run in c() start!
run in b() start!
run in a() start!
Traceback (most recent call last):File "...mypro_exception/my01.py", line 17, in <module>c()File "...mypro_exception/my01.py", line 12, in cb()File "...mypro_exception/my01.py", line 7,in ba()File "...mypro_exception/my01.py", line 3,in anum = 1/0
ZeroDivisionError: division by zero
Process finished with exit code 1