python设计模式之模板方法

模板模式（Template Method Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一个操作中的算法框架，而将一些步骤的实现延迟到子类中。通过这种方式，模板模式可以让子类在不改变算法结构的前提下，重新定义算法中某些特定的步骤。

模板模式的组成
抽象类：定义模板方法以及一些可被子类重写的钩子方法。
具体类：实现抽象类定义的步骤，提供具体的实现。
模板模式的优缺点
优点
重用性：通过提取公共的代码，可以减少重复代码。
控制算法结构：可以精确控制算法的结构，同时允许灵活的细节实现。
缺点
过于依赖继承：模板方法模式严重依赖于继承，可能导致类层次结构的复杂化。
不易维护：如果模板方法变化频繁，可能导致子类的修改变得复杂。
示例代码
下面是一个 Python 中实现模板模式的简单示例，其中包含制作不同类型的饮料（如咖啡和茶）的过程。

from abc import ABC, abstractmethod

class CaffeineBeverage(ABC):
    """抽象类"""
    
    def prepare_recipe(self):
        """模板方法"""
        self.boil_water()
        self.brew()
        self.pour_in_cup()
        self.add_condiments()
    
    @abstractmethod
    def brew(self):
        """子类中必须实现该方法"""
        pass
    
    @abstractmethod
    def add_condiments(self):
        """子类中必须实现该方法"""
        pass
    
    def boil_water(self):
        """通用方法，煮水"""
        print("Boiling water")

    def pour_in_cup(self):
        """通用方法，倒入杯中"""
        print("Pouring into cup")

class Coffee(CaffeineBeverage):
    """具体类：咖啡"""
    
    def brew(self):
        """实现咖啡的冲泡"""
        print("Dripping coffee through filter")
    
    def add_condiments(self):
        """实现咖啡的添加配料"""
        print("Adding sugar and milk")

class Tea(CaffeineBeverage):
    """具体类：茶"""
    
    def brew(self):
        """实现茶的冲泡"""
        print("Steeping the tea")
    
    def add_condiments(self):
        """实现茶的添加配料"""
        print("Adding lemon")

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    print("Making coffee...")
    coffee = Coffee()
    coffee.prepare_recipe()
    
    print("\nMaking tea...")
    tea = Tea()
    tea.prepare_recipe()

　　

代码解析
CaffeineBeverage 类：是一个抽象类，定义了 prepare_recipe 方法，这是模板方法，包含了制作饮料的一系列步骤。它调用了一些通用方法，如 boil_water 和 pour_in_cup，以及两个抽象方法 brew 和 add_condiments。

具体类 Coffee 和 Tea：分别实现了 brew 和 add_condiments 方法，这些方法的具体实现由子类提供。Coffee 和 Tea 类重写了这些方法，以具体化其特点。

客户端代码：创建了 Coffee 和 Tea 的实例并调用 prepare_recipe 方法，展示了模板模式的工作方式，首先执行通用步骤，然后再执行各自特有的步骤。