Python与设计模式--模板模式

23种计模式之 前言 +（5）单例模式、工厂模式、简单工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式、+(7)代理模式、装饰器模式、适配器模式、门面模式、组合模式、享元模式、桥梁模式、+（11）策略模式、责任链模式、命令模式、中介者模式、模板模式、迭代器模式、访问者模式、观察者模式、解释器模式、备忘录模式、状态模式 + 设计原则

16-Python与设计模式–模板模式

一、股票查询客户端

投资股票是种常见的理财方式，我国股民越来越多，实时查询股票的需求也越来越大。
今天，我们通过一个简单的股票查询客户端来认识一种简单的设计模式：模板模式。
根据股票代码来查询股价分为如下几个步骤：登录、设置股票代码、查询、展示。

构造如下的虚拟股票查询器：

class StockQueryDevice():
    stock_code="0"
    stock_price=0.0
    def login(self,usr,pwd):
        pass
    def setCode(self,code):
        self.stock_code=code
    def queryPrice(self):
        pass
    def showPrice(self):
        pass

现在查询机构很多，我们可以根据不同的查询机构和查询方式，
来通过继承的方式实现其对应的股票查询器类。

例如，WebA和WebB的查询器类可以构造如下：

class WebAStockQueryDevice(StockQueryDevice):
    def login(self,usr,pwd):
        if usr=="myStockA" and pwd=="myPwdA":
            print "Web A:Login OK... user:%s pwd:%s"%(usr,pwd)
            return True
        else:
            print "Web A:Login ERROR... user:%s pwd:%s"%(usr,pwd)
            return False
    def queryPrice(self):
        print "Web A Querying...code:%s "%self.stock_code
        self.stock_price=20.00
    def showPrice(self):
        print "Web A Stock Price...code:%s price:%s"%(self.stock_code,self.stock_price)
class WebBStockQueryDevice(StockQueryDevice):
    def login(self,usr,pwd):
        if usr=="myStockB" and pwd=="myPwdB":
            print "Web B:Login OK... user:%s pwd:%s"%(usr,pwd)
            return True
        else:
            print "Web B:Login ERROR... user:%s pwd:%s"%(usr,pwd)
            return False
    def queryPrice(self):
        print "Web B Querying...code:%s "%self.stock_code
        self.stock_price=30.00
    def showPrice(self):
        print "Web B Stock Price...code:%s price:%s"%(self.stock_code,self.stock_price)

在场景中，想要在网站A上查询股票，需要进行如下操作：

if  __name__=="__main__":
    web_a_query_dev=WebAStockQueryDevice()
    web_a_query_dev.login("myStockA","myPwdA")
    web_a_query_dev.setCode("12345")
    web_a_query_dev.queryPrice()
    web_a_query_dev.showPrice()

打印结果如下：

Web A:Login OK… user:myStockA pwd:myPwdA Web A Querying…code:12345
Web A Stock Price…code:12345 price:20.0

每次操作，都会调用登录，设置代码，查询，展示这几步，是不是有些繁琐？
既然有些繁琐，何不将这几步过程封装成一个接口。由于各个子类中的操作过程基本满足这个流程，

所以这个方法可以写在父类中：

class StockQueryDevice():
    stock_code="0"
    stock_price=0.0
    def login(self,usr,pwd):
        pass
    def setCode(self,code):
        self.stock_code=code
    def queryPrice(self):
        pass
    def showPrice(self):
        pass
    def operateQuery(self,usr,pwd,code):
        self.login(usr,pwd)
        self.setCode(code)
        self.queryPrice()
        self.showPrice()
        return True

这样，在业务场景中，就可以通过operateQuery一气呵成了。

if  __name__=="__main__":
    web_a_query_dev=WebAStockQueryDevice()
    web_a_query_dev.operateQuery("myStockA","myPwdA","12345")
 

这种基本每个程序员都会想到的解决方案，就是模板模式。很简单吧。
但也许你会问，登录并不一定每次都会成功呀？是的，所以在operateQuery接口中需要做一重判断，

写成：

def operateQuery(self,usr,pwd,code):
    if not self.login(usr,pwd):
        return False
    self.setCode(code)
    self.queryPrice()
    self.showPrice()
    return True

在模板模式中，像这样类似于login等根据特定情况，定制某些特定动作的函数，被称作钩子函数。 此例中，如果登录失败（user：myStock B，pwd:myPwdA），会打印如下结果：

Web A:Login ERROR… user:myStockB pwd:myPwdA

二、模板模式

模板模式定义如下：定义一个操作中的算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个
算法的结构即可重新定义该算法的某些特定的步骤。子类实现的具体方法叫作基本方法，
实现对基本方法高度的框架方法，叫作模板方法。

三、模板模式的优点和应用

优点：
1、可变的部分可以充分扩展，不变的步骤可以充分封装；
2、提取公共代码，减少冗余代码，便于维护；
3、具体过程可以定制，总体流程方便掌控。

使用场景：
1、某超类的子类中有公有的方法，并且逻辑基本相同，可以使用模板模式。必要时可以使用钩子方法约束其行为。具体如本节例子；
2、比较复杂的算法，可以把核心算法提取出来，周边功能在子类中实现。例如，机器学习中的监督学习算法有很多，如决策树、KNN、SVM等，但机器学习的流程大致相同，都包含输入样本、拟合（fit）、预测等过程，这样就可以把这些过程提取出来，构造模板方法，并通过钩子方法控制流程。

四、模板模式的缺点

1、模板模式在抽象类中定义了子类的方法，即子类对父类产生了影响，部分影响了代码的可读性。