Day 40：行为型设计模式 ✓ 完成清单

✅ 今日完成情况

[x] 理解观察者模式的概念与原理
[x] 理解策略模式的概念与原理
[x] 理解命令模式的概念与原理
[x] 掌握观察者模式的推模型与拉模型
[x] 掌握策略与状态模式的区别
[x] 掌握命令模式撤销/重做支持
[x] 阅读并运行 code/01-observer-pattern.py
[x] 阅读并运行 code/02-strategy-pattern.py
[x] 阅读并运行 code/03-event-system.py
[x] 理解三种模式在事件系统中的协同

📝 练习题

基础题

1. 分析下面的代码属于哪种模式（5 分）

python

class Calculator:
    def __init__(self, operation):
        self.operation = operation

    def calculate(self, a, b):
        return self.operation(a, b)

add = lambda a, b: a + b
multiply = lambda a, b: a * b

calc = Calculator(add)
print(calc.calculate(3, 4))  # 7
calc.operation = multiply
print(calc.calculate(3, 4))  # 12

问题：这段代码实现了什么模式？如果不用 lambda，请用标准 OOP 方式改写。

2. 补全观察者模式代码（5 分）

python

from abc import ABC, abstractmethod

class Observer(ABC):
    @abstractmethod
    def update(self, message: str) -> None:
        pass

class Subject:
    def __init__(self):
        self._observers = []

    def attach(self, observer):
        # 请补全：注册观察者

    def notify(self, message: str):
        # 请补全：通知所有观察者

class User(Observer):
    def __init__(self, name: str):
        self.name = name

    def update(self, message: str):
        print(f"[{self.name}] 收到通知: {message}")

# 测试代码
subject = Subject()
user1 = User("Alice")
user2 = User("Bob")
subject.attach(user1)
subject.attach(user2)
subject.notify("欢迎来到 Python 世界！")

问题：请补全 attach 和 notify 方法，使程序输出：

[Alice] 收到通知: 欢迎来到 Python 世界！
[Bob] 收到通知: 欢迎来到 Python 世界！

3. 命令模式：设计一个简单的遥控器（5 分）

使用命令模式设计一个智能家居遥控器系统，支持以下操作： - 打开/关闭灯光（Light.on() / Light.off()） - 打开/关闭风扇（Fan.on() / Fan.off()） - 遥控器支持撤销上一个操作

请完成以下代码结构：

python

# TODO: 实现 Command 接口
# TODO: 实现 LightOnCommand, LightOffCommand
# TODO: 实现 FanOnCommand, FanOffCommand
# TODO: 实现 RemoteControl（支持 execute + undo）

要求： 1. 定义 Command 抽象类，包含 execute() 和 undo() 方法 2. 遥控器记录操作历史，按下 undo 时撤销上一个命令 3. 编写简单的 main 函数演示

进阶题

4. 实现一个日志系统：策略模式 + 观察者模式（10 分）

设计一个灵活的日志记录系统：

需求： 1. 日志来源（被观察者）：Application 会产生不同类型的日志（INFO, WARN, ERROR） 2. 日志记录器（观察者）： - ConsoleLogger：输出到控制台 - FileLogger：追加到文件 - DatabaseLogger：存入数据库（用 print 模拟） 3. 日志格式化策略（策略模式）： - SimpleFormatter：[INFO] 消息 - DetailedFormatter：[2026-06-28 22:35:00] [ERROR] [main.py:42] 消息 - JSONFormatter：{"level": "INFO", "message": "...", "timestamp": "..."}

要求： - 每种日志类型都可以独立配置使用哪些日志记录器 - 日志记录器可以运行时添加或移除（观察者模式） - 日志格式化方式可以运行时切换（策略模式） - 补充代码并写出 main 函数测试

python

# 请在这里编写你的代码

5. 思考题：Pythonic 的行为型模式（10 分）

Python 中的函数是一等公民，不需要严格的类层次也能实现这些模式：

题目：用纯函数和高阶函数（不使用 ABC 和类继承）实现以下功能：

一个简单的事件发射器 EventEmitter，支持： - on(event_type, callback) — 注册监听器 - off(event_type, callback) — 移除监听器 - emit(event_type, data) — 触发事件
不使用 class 实现，使用闭包返回字典：

python

def create_emitter():
    # 返回一个字典，包含 on, off, emit 方法
    pass

要求： - 使用闭包 create_emitter() 替代类 - 注册的监听器可以是一个普通函数 - 同一个事件类型可以注册多个监听器 - 支持 off() 移除指定监听器 - 提供测试代码

📖 扩展阅读

资源	链接
GoF 设计模式原著	Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
Python 官方 ABC 文档	https://docs.python.org/3/library/abc.html
`typing.Protocol`	https://docs.python.org/3/library/typing.html#typing.Protocol
观察者 vs 发布订阅	https://refactoring.guru/design-patterns/observer
策略模式	https://refactoring.guru/design-patterns/strategy
命令模式	https://refactoring.guru/design-patterns/command

🔑 参考答案提示

练习 1：策略模式。标准 OOP 方式可定义一个 Operation ABC，然后 AddOperation 和 MultiplyOperation 分别继承。

练习 2：

python

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

def notify(self, message: str):
    for obs in self._observers:
        obs.update(message)

练习 5（核心思路）：

python

def create_emitter():
    listeners = {}
    def on(evt_type, cb):
        listeners.setdefault(evt_type, []).append(cb)
    def off(evt_type, cb):
        if evt_type in listeners:
            listeners[evt_type] = [l for l in listeners[evt_type] if l != cb]
    def emit(evt_type, data):
        for cb in listeners.get(evt_type, []):
            cb(data)
    return {"on": on, "off": off, "emit": emit}