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= Django设计模式 =

== 介绍 ==
'''Django设计模式'''是指在Django框架开发中，为解决特定问题而采用的可复用、高效的代码组织方式或架构方法。这些模式遵循Django的“约定优于配置”哲学，帮助开发者构建可维护、可扩展的应用程序。设计模式在Django中通常分为三类：
* '''结构型模式'''（如MVT模式）
* '''行为型模式'''（如中间件模式）
* '''创建型模式'''（如工厂模式）

== 核心设计模式 ==

=== MVT模式（Model-View-Template） ===
Django的核心架构模式是'''MVT'''（Model-View-Template），这是MVC（Model-View-Controller）的变体：
<mermaid>
graph TD
    A[浏览器请求] --> B[URL路由]
    B --> C[View]
    C --> D[Model]
    D --> C
    C --> E[Template]
    E --> A
</mermaid>

==== 代码示例 ====
<syntaxhighlight lang="python">
# models.py
from django.db import models

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)
    author = models.CharField(max_length=50)

# views.py
from django.shortcuts import render
from .models import Book

def book_list(request):
    books = Book.objects.all()
    return render(request, 'books/list.html', {'books': books})

# books/list.html
{% for book in books %}
    <p>{{ book.title }} by {{ book.author }}</p>
{% endfor %}
</syntaxhighlight>

=== 单例模式 ===
Django的'''settings.py'''是典型的单例模式实现，全局配置只加载一次：
<syntaxhighlight lang="python">
from django.conf import settings

# 任何地方访问的都是同一个配置实例
debug_mode = settings.DEBUG
</syntaxhighlight>

== 高级设计模式 ==

=== 仓储模式（Repository Pattern） ===
将数据访问逻辑抽象到单独层：
<syntaxhighlight lang="python">
# repositories.py
class BookRepository:
    @classmethod
    def get_books_by_author(cls, author_name):
        return Book.objects.filter(author=author_name)

# views.py
from .repositories import BookRepository

def author_books(request, author):
    books = BookRepository.get_books_by_author(author)
    return render(...)
</syntaxhighlight>

=== 策略模式 ===
用于动态选择算法（如表单验证策略）：
<syntaxhighlight lang="python">
class ValidationStrategy:
    def validate(self, data):
        raise NotImplementedError

class EmailValidation(ValidationStrategy):
    def validate(self, data):
        # 邮箱验证逻辑
        pass

class PhoneValidation(ValidationStrategy):
    def validate(self, data):
        # 手机号验证逻辑
        pass

class Validator:
    def __init__(self, strategy: ValidationStrategy):
        self.strategy = strategy
    
    def execute_validation(self, data):
        return self.strategy.validate(data)
</syntaxhighlight>

== 实际案例 ==

=== 电商平台支付系统 ===
使用'''策略模式'''实现多支付方式：
<mermaid>
classDiagram
    class PaymentStrategy {
        <<interface>>
        +pay(amount)
    }
    class CreditCardPayment {
        +pay(amount)
    }
    class PayPalPayment {
        +pay(amount)
    }
    class PaymentProcessor {
        -strategy: PaymentStrategy
        +set_strategy()
        +execute_payment()
    }
    PaymentStrategy <|-- CreditCardPayment
    PaymentStrategy <|-- PayPalPayment
    PaymentProcessor o-- PaymentStrategy
</mermaid>

=== 代码实现 ===
<syntaxhighlight lang="python">
# strategies.py
from abc import ABC, abstractmethod

class PaymentStrategy(ABC):
    @abstractmethod
    def pay(self, amount):
        pass

class CreditCardPayment(PaymentStrategy):
    def pay(self, amount):
        print(f"Processing ${amount} via Credit Card")

class PayPalPayment(PaymentStrategy):
    def pay(self, amount):
        print(f"Processing ${amount} via PayPal")

# context.py
class PaymentProcessor:
    def __init__(self, strategy: PaymentStrategy):
        self._strategy = strategy
    
    @property
    def strategy(self):
        return self._strategy
    
    @strategy.setter
    def strategy(self, strategy: PaymentStrategy):
        self._strategy = strategy
    
    def execute_payment(self, amount):
        self._strategy.pay(amount)

# 使用示例
processor = PaymentProcessor(CreditCardPayment())
processor.execute_payment(100)  # 输出: Processing $100 via Credit Card
processor.strategy = PayPalPayment()
processor.execute_payment(50)  # 输出: Processing $50 via PayPal
</syntaxhighlight>

== 数学表达 ==
策略模式的关系可以用集合表示：
<math>
\begin{cases}
S = \{s_1, s_2, ..., s_n\} & \text{策略集合} \\
C(s_i) \rightarrow r & \text{上下文执行策略} \\
\text{其中 } s_i \in S, r \text{ 为结果}
\end{cases}
</math>

== 最佳实践总结 ==
1. '''优先使用Django内置模式'''（如MVT）
2. '''保持视图精简'''，业务逻辑应放在models或services层
3. '''适度使用设计模式'''，避免过度设计
4. '''模式组合使用'''（如仓储模式+单例模式）
5. '''遵循PEP 8'''和Django编码风格

通过合理应用这些设计模式，可以构建出更健壮、更易维护的Django应用程序。

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