Python设计模式之模板方法设计模式

模板方法——封装算法

概念

• 模板方法通过一种称为模板方法的方式来定义程序框架或者算法
• 使用基本操作定义算法框架
• 重新定义子类某些操作
• 实现代码重用
• 利用通用接口实现

比如：我们封装了制作饮料的算法，那么现在可以用制作饮料的模板方法来实现沏茶。但需要改变步骤。

实现

一个编译器：收集源代码，把源代码编译成目标对象。现在如果需要给ios设备交叉编译：

from abc import ABCMeta, abstractmethod


# 通用编译器接口
class Compiler(object):
    @abstractmethod
    def collect_Source(self):
        pass

    @abstractmethod
    def compile_to_object(self):
        pass

    @abstractmethod
    def run(self):
        pass

    def compile_and_run(self):
        self.collect_Source()
        self.compile_and_run()
        self.run()


# ios编译器具体实现
class IOSCompiler(Compiler):
    def compile_to_object(self):
        print('把swift转化成LIVM二进制代码')

    def run(self):
        print('运行起来了')

    def collect_Source(self):
        print('收集swift代码源码')


if __name__ == '__main__':
    ios = IOSCompiler()
    ios.compile_and_run()
    '''结果：
    收集swift代码源码
    把swift转化成LIVM二进制代码
    运行起来了'''

模板方法UML图

实例

一个旅行社的例子：定义各种旅游路线，并提供度假套装行程。一个行程套餐就是客户的一次旅行。旅行还有一些详细信息比如地点等。同样的旅行还可以根据客户需求进行定制。

from abc import ABCMeta, abstractmethod
# 抽象接口，定义不同日期旅行方式和地点等细节
class Trip(metaclass=ABCMeta):
    # 抽象方法，由concrete class实现，设置交通方式
    @abstractmethod
    def set_transport(self):
        pass

    # 特定日期参观地点
    @abstractmethod
    def day1(self):
        pass

    @abstractmethod
    def day2(self):
        pass

    @abstractmethod
    def day3(self):
        pass

    @abstractmethod
    def return_home(self):
        pass

    # 创建完整行程算法
    def itinerary(self):
        self.set_transport()
        self.day1()
        self.day2()
        self.day3()
        self.return_home()


# 接下来两个具体行程继承旅行的抽象方法
class XIANTrip(Trip):
    def set_transport(self):
        print('飞机去西安')

    def day1(self):
        print('兵马俑')

    def day2(self):
        print('华清池')

    def day3(self):
        print('大明宫')

    def return_home(self):
        print('回家')


class HangZhouTrip(Trip):
    def set_transport(self):
        print('飞机去杭州')

    def day1(self):
        print('西湖')

    def day2(self):
        print('西湖')

    def day3(self):
        print('西湖')

    def return_home(self):
        print('回家')


# 旅行社根据客户选择安排旅行具体实现
class TravelAgency:
    def arrange_trip(self):
        choice = '西安'
        self.trip = XIANTrip()
        self.trip.itinerary()


TravelAgency().arrange_trip()
'''
飞机去西安
兵马俑
华清池
大明宫
回家
'''

模板方法的有点和缺点

优点

• 没有代码重复
• 用继承，可以重用代码，只有很少的方法要重写
• 灵活允许子类决定如何实现算法中的步骤

缺点

• 很难对流程调试和理解，最终实现的方法可能是一个没什么用的方法，或者根本没有实现某个抽象方法。所以文档和错误处理必须很严格
• 任何层次变更都会对实现造成干扰，难维护。

一些问题

• 不能禁止底层组件调用更高层组件中的方法，但要注意不能让高层组件和底层组件出现彼此依赖。

• 策略模式和模板模式都是封装算法，模板模式取决于继承，而策略模式取决于组合。模板方法是通过子类在编译时进行算法选择，策略模式是在运行时进行选择。