Какие паттерны проектирования из GoF наиболее часто применяются в Python

Хотя многие паттерны применимы в Python, некоторые используются особенно часто благодаря особенностям языка.

1. Декоратор (Decorator) В Python этот паттерн реализован на уровне синтаксиса (@decorator), что делает его чрезвычайно популярным для добавления функциональности (логирование, кэширование, проверка прав) к функциям и методам, не изменяя их код.

   import time
   
   def timing_decorator(func):
       def wrapper(*args, **kwargs):
           start_time = time.time()
           result = func(*args, **kwargs)
           end_time = time.time()
           print(f"'{func.__name__}' выполнилась за {end_time - start_time:.4f} секунд")
           return result
       return wrapper
   
   @timing_decorator
   def get_data():
       time.sleep(1)
       return "Some data"
   
   get_data()
   # Вывод: 'get_data' выполнилась за 1.0012 секунд

2. Фабричный метод (Factory Method) Позволяет создавать объекты, делегируя логику инстанцирования подклассам. Это полезно, когда система должна работать с объектами разных типов, но их точный тип определяется во время выполнения.

   class Document:
       # ... базовый класс
   
   class PdfDocument(Document):
       # ... реализация для PDF
   
   class WordDocument(Document):
       # ... реализация для Word
   
   def get_document_creator(file_extension):
       if file_extension == 'pdf':
           return PdfDocument
       elif file_extension == 'docx':
           return WordDocument
       raise ValueError("Unknown format")
   
   # Использование
   DocCreator = get_document_creator('pdf')
   my_doc = DocCreator()

3. Стратегия (Strategy) Определяет семейство алгоритмов, инкапсулирует каждый из них и делает их взаимозаменяемыми. Часто используется для реализации различных способов обработки данных (сортировка, экспорт).

   from abc import ABC, abstractmethod
   
   class ExportStrategy(ABC):
       @abstractmethod
       def export(self, data):
           pass
   
   class JsonExport(ExportStrategy):
       def export(self, data):
           print(f"Экспорт в JSON: {data}")
   
   class XMLExport(ExportStrategy):
       def export(self, data):
           print(f"Экспорт в XML: {data}")
   
   # Контекст, использующий стратегию
   class Exporter:
       def __init__(self, strategy: ExportStrategy):
           self._strategy = strategy
   
       def run(self, data):
           self._strategy.export(data)
   
   data_to_export = {"id": 1, "name": "item"}
   exporter = Exporter(JsonExport())
   exporter.run(data_to_export)

4. Наблюдатель (Observer) Создает механизм подписки, позволяющий одним объектам следить и реагировать на события, происходящие в других объектах. Основа для многих event-driven систем.

5. Одиночка (Singleton) Гарантирует, что у класса есть только один экземпляр. В Python часто считается антипаттерном, так как его функциональность можно реализовать более идиоматично через модули, которые по своей природе являются синглтонами.