Python设计模式详解之13 —— 模板方法模式

Template Method 设计模式 是一种行为型设计模式,用于定义一个操作的骨架,将某些步骤延迟到子类中实现,从而允许子类在不改变整体算法结构的情况下重新定义某些步骤。

在 Python 中,Template Method 模式通常使用基类的方法来定义通用算法框架,并通过子类覆盖特定步骤实现具体逻辑。


结构

  1. 抽象类: 提供算法的骨架,包含模板方法(定义算法步骤的顺序)和一些需要子类实现的抽象方法。
  2. 具体类: 实现抽象方法,定义算法的具体步骤。

代码示例

python 复制代码
from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractWorkflow(ABC):
    """抽象类,定义算法的骨架"""

    def template_method(self):
        """模板方法,定义算法的框架"""
        self.step_one()
        self.step_two()
        self.hook()  # 可选步骤
        self.step_three()

    def step_one(self):
        """通用步骤"""
        print("Step 1: Common implementation.")

    @abstractmethod
    def step_two(self):
        """需要子类实现的抽象方法"""
        pass

    @abstractmethod
    def step_three(self):
        """需要子类实现的抽象方法"""
        pass

    def hook(self):
        """钩子方法,子类可选择性覆盖"""
        print("Default hook: Optional step.")

class ConcreteWorkflowA(AbstractWorkflow):
    """具体实现 A"""

    def step_two(self):
        print("Step 2 (A): Specific implementation for A.")

    def step_three(self):
        print("Step 3 (A): Specific implementation for A.")

class ConcreteWorkflowB(AbstractWorkflow):
    """具体实现 B"""

    def step_two(self):
        print("Step 2 (B): Specific implementation for B.")

    def step_three(self):
        print("Step 3 (B): Specific implementation for B.")

    def hook(self):
        print("Custom hook: Overridden by B.")

# 客户端代码
def client_code(workflow: AbstractWorkflow):
    workflow.template_method()

if __name__ == "__main__":
    print("Running ConcreteWorkflowA:")
    client_code(ConcreteWorkflowA())

    print("\nRunning ConcreteWorkflowB:")
    client_code(ConcreteWorkflowB())

运行结果

plaintext 复制代码
Running ConcreteWorkflowA:
Step 1: Common implementation.
Step 2 (A): Specific implementation for A.
Default hook: Optional step.
Step 3 (A): Specific implementation for A.

Running ConcreteWorkflowB:
Step 1: Common implementation.
Step 2 (B): Specific implementation for B.
Custom hook: Overridden by B.
Step 3 (B): Specific implementation for B.

模式要点

  1. 模板方法: 定义算法骨架,控制步骤的调用顺序。
  2. 抽象方法: 强制子类实现特定步骤。
  3. 钩子方法: 提供可选的扩展点,允许子类覆盖。
  4. 封装不变部分: 将通用逻辑放在基类中,确保不被子类破坏。
  5. 开放/封闭原则: 算法结构对扩展开放,对修改封闭。

优点

  • 避免重复代码,将通用逻辑提取到基类。
  • 子类只需关注特定步骤的实现,简化开发。
  • 灵活扩展特定步骤,而无需修改算法框架。

缺点

  • 如果算法步骤较多,可能导致类数量增加。
  • 继承限制了灵活性,无法动态改变算法步骤。

适用场景

  • 多个子类需要共享算法的通用部分。
  • 需要通过子类定制算法的某些步骤。
相关推荐
Smoothcloud润云2 小时前
PyTorch大模型权重加载与启动耗时优化实战:定位磁盘、内存与显存瓶颈
人工智能·pytorch·python·深度学习·gpu算力
databook2 小时前
从循环到向量化:NumPy提速的7个关键思维
python·数据分析·numpy
棉猴3 小时前
玩游戏学Python1-Python和pgzero库的安装
python·pygame·玩游戏·pgzero·pgzrun
诺伦3 小时前
GEO优化数据实证:78%引用流向官网的机制拆解与小品牌三步管线实战教程 | RiseClaw玄策
python·seo·geo·内容营销·ai搜索
oooost3 小时前
pytorch学习笔记1
python·学习方法
数字融合4 小时前
透明化视频孪生虚实映射一体化融合技术
人工智能·python·数码相机
jack186894 小时前
Lovable.Dev 全栈应用快速落地实战指南
python
华研前沿标杆游学4 小时前
【标杆研学】走进茅台集团|对标学习长期主义与匠心精神
python
GitFun5 小时前
KDJ vs RSI:11年数据实测,金叉死叉输了48个点
python·股票·量化交易
李可以量化5 小时前
从零读懂配对交易(上):从套利本源到配对交易的核心逻辑
python·区块链·量化交易·通达信·qmt