python設計模式-模板方法模式
首先先介紹一下咖啡和茶的沖泡方法：
茶
1. 把水煮沸 2. 用沸水浸泡茶葉 3. 把茶放到杯子裡 複製程式碼
咖啡
1. 把水煮沸 2. 用沸水沖泡咖啡 3. 把咖啡倒進杯子 4. 加糖和牛奶 複製程式碼
用python程式碼實現沖泡方法大概是這個樣子：
# 茶的製作方法
class Tea:
def prepare_recipe(self):
# 在下邊實現具體步驟
self.boil_water()
self.brew_tea_bag()
self.pour_in_cup()
def boil_water(self):
print("Boiling water")
def brew_tea_bag(self):
print("Steeping the tea")
def pour_in_cup(self):
print("Pouring into cup")
複製程式碼
# 咖啡的製作方法
class Coffee:
def prepare_recipe(self):
# 在下邊實現具體步驟
self.boil_water()
self.brew_coffee_grinds()
self.pour_in_cup()
self.add_sugar_and_milk()
def boil_water(self):
print("Boiling water")
def brew_coffee_grinds(self):
print("Dripping Coffee through filter")
def pour_in_cup(self):
print("Pouring into cup")
def add_sugar_and_milk(self):
print("Adding Sugar and Milk")
複製程式碼
仔細看上邊兩端程式碼會發現，茶和咖啡的實現方式基本類似，都有 prepare_recipe ， boil_water ， pour_in_cup 這三個方法。
問題： 如何重新設計這兩個類來讓程式碼更簡潔呢？
首先看一下兩個類的類圖：
prepare_recipe() boil_water() pour_in_cup() prepare_recipe()
現在把 prepare_recipe() boil_water() pour_in_cup() 三個方法抽取出來做成一個父類 CoffeineBeverage() ， Tea 和 Coffee 都繼自 CoffeineBeverage() 。
因為每個類中 prepare_recipe() 實現的方法不一樣，所以 Tea 和 Coffee 類都分別實現了 prepare_recipe() 。 問題 : 那麼，有沒有辦法將 prepare_recipe() 也抽象化？
對比 Tea 和 Coffee 的 prepare_recipe() 方法會發現，他們之間的差異主要是：
def prepare_recipe(self): # 相同部分隱藏 # self.boil_water() self.brew_tea_bag()# 差異1 #self.pour_in_cup() def prepare_recipe(self): # 相同部分隱藏 # self.boil_water() self.brew_coffee_grinds() # 差異1 # self.pour_in_cup() self.add_sugar_and_milk() # 差異2 複製程式碼
這裡的實現思路是，將兩處差異分別用新的方法名代替，替換後結果如下：
def prepare_recipe(self): # 新的實現方法 self.boil_water() self.brew() # 差異1 使用brew 代替 brew_tea_bag 和 brew_coffee_grinds self.pour_in_cup() self.add_condiments() # 差異2 Tea 不需要此方法，可以用空的實現代替 複製程式碼
新的類圖如下：
現在，類 Tea 和 Coffee 只需要實現具體的 brew() 和 add_condiments() 方法即可。程式碼實現如下：
class CoffeineBeverage:
def prepare_recipe(self):
# 新的實現方法
self.boil_water()
self.brew()
self.pour_in_cup()
self.add_condiments()
def boil_water(self):
print("Boiling water")
def brew(self):
# 需要在子類實現
raise NotImplementedError
def pour_in_cup(self):
print("Pouring into cup")
def add_condiments(self):
# 這裡其實是個鉤子方法，子類可以視情況選擇是否覆蓋
# 鉤子方法是一個可選方法，也可以讓鉤子方法作為某些條件觸發後的動作
pass
# 茶的製作方法
class Tea(CoffeineBeverage):
def brew(self):
# 父類中聲明瞭 raise NotImplementedError，這裡必須要實現此方法
print("Steeping the tea")
# Tea 不需要 add_condiments 方法，所以這裡不需要實現
# 咖啡的製作方法
class Coffee(CoffeineBeverage):
def brew(self):
# 父類中聲明瞭 raise NotImplementedError，這裡必須要實現此方法
print("Dripping Coffee through filter")
def add_condiments(self):
print("Adding Sugar and Milk")
複製程式碼
模板方法
上述抽象過程使用的就是模板方法。模板方法定義了一個演算法的步驟，並且允許子類為一個或多個步驟提供實現。在這個例子中， prepare_recipe 就是一個模板方法。
定義： 模板方法牧師在一個方法中定義一個演算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以在不改變演算法結構的情況下，重新定義演算法中的某些步驟。
優點
- 使用模板方法可以將程式碼的複用最大化
- 子類只需要實現自己的方法，將演算法和實現的耦合降低。
好萊塢原則
模板方法使用到了一個原則， 好萊塢原則 。
好萊塢原則 ，別調用我，我會呼叫你。
在這個原則之下，允許低層元件將自己掛鉤到系統上，但是由高層元件來決定什麼時候使用這些低層元件。
在上邊的例子中，CoffeineBeverage 是高層元件，Coffee和Tea 是低層元件，他們不會之間呼叫抽象類（CoffeineBeverage）。
一個例子:chestnut:
Python 第三方表單驗證包 wtforms 的表單驗證部分就使用到了模板方法模式。Field 類中 validate 方法就是一個模板方法，在這個方法中，會呼叫 pre_validate ， _run_validation_chain ， post_validate 方法來驗證表單，這些方法也都可以在子類中重新實現。具體實現可以參考以下原始碼。
原始碼地址： ofollow,noindex">github.com/wtforms/wtf…
參考連結
本文例子來自《Head First 設計模式》
最後，感謝女朋友支援和包容，比:heart:
也可以在公號輸入以下關鍵字獲取歷史文章： 公號&小程式 | 設計模式 | 併發&協程
