python设计模式-模板方法模式

dangyang

2019-06-29

date: 2018-12-02T17:23:56+08:00
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slug: "python-design-pattern-template-pattern"
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tags: ["python", "读书笔记", "设计模式"]

title: "python设计模式-模板方法模式"

首先先介绍一下咖啡和茶的冲泡方法：

茶

1. 把水煮沸
2. 用沸水浸泡茶叶
3. 把茶放到杯子里

咖啡

1. 把水煮沸
2. 用沸水冲泡咖啡
3. 把咖啡倒进杯子
4. 加糖和牛奶

用python代码实现冲泡方法大概是这个样子：

# 茶的制作方法
class Tea:

    def prepare_recipe(self):
        # 在下边实现具体步骤
        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")

# 咖啡的制作方法
class Coffee:

    def prepare_recipe(self):
        # 在下边实现具体步骤
        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")

仔细看上边两端代码会发现，茶和咖啡的实现方式基本类似，都有prepare_recipe，boil_water，pour_in_cup 这三个方法。

问题：如何重新设计这两个类来让代码更简洁呢？

首先看一下两个类的类图：

python设计模式-模板方法模式

每个类中都有 prepare_recipe() boil_water() pour_in_cup()方法。
每个类中prepare_recipe()方法的实现都不一样。

现在把prepare_recipe() boil_water() pour_in_cup()三个方法抽取出来做成一个父类CoffeineBeverage()，Tea 和 Coffee 都继自CoffeineBeverage()。

python设计模式-模板方法模式

因为每个类中prepare_recipe()实现的方法不一样，所以Tea 和 Coffee 类都分别实现了 prepare_recipe()。
问题: 那么，有没有办法将prepare_recipe()也抽象化？

对比 Tea 和 Coffee 的prepare_recipe() 方法会发现，他们之间的差异主要是：

def prepare_recipe(self):
    # 相同部分隐藏
    # self.boil_water()
    self.brew_tea_bag()  # 差异1
    #self.pour_in_cup()
        
def prepare_recipe(self):
    # 相同部分隐藏
    # self.boil_water()
    self.brew_coffee_grinds() # 差异1
    # self.pour_in_cup()
    self.add_sugar_and_milk() # 差异2

这里的实现思路是，将两处差异分别用新的方法名代替，替换后结果如下：

def prepare_recipe(self):
    # 新的实现方法
    self.boil_water()
    self.brew() # 差异1 使用brew 代替 brew_tea_bag 和 brew_coffee_grinds
    self.pour_in_cup()
    self.add_condiments() # 差异2 Tea 不需要此方法，可以用空的实现代替

新的类图如下：

python设计模式-模板方法模式

现在，类 Tea 和 Coffee 只需要实现具体的 brew()和 add_condiments() 方法即可。代码实现如下：

class CoffeineBeverage:

    def prepare_recipe(self):
        # 新的实现方法
        self.boil_water()
        self.brew() 
        self.pour_in_cup()
        self.add_condiments()
        
    def boil_water(self):
        print("Boiling water")
        
    def brew(self):
        # 需要在子类实现
        raise NotImplementedError
        
    def pour_in_cup(self):
        print("Pouring into cup")
        
    def add_condiments(self):
        # 这里其实是个钩子方法，子类可以视情况选择是否覆盖
        # 钩子方法是一个可选方法，也可以让钩子方法作为某些条件触发后的动作
        pass

# 茶的制作方法
class Tea(CoffeineBeverage):
        
    def brew(self):
        # 父类中声明了 raise NotImplementedError，这里必须要实现此方法
        print("Steeping the tea")
        
    # Tea 不需要 add_condiments 方法，所以这里不需要实现

# 咖啡的制作方法
class Coffee(CoffeineBeverage):
        
    def brew(self):
        # 父类中声明了 raise NotImplementedError，这里必须要实现此方法
        print("Dripping Coffee through filter")
        
    def add_condiments(self):
        print("Adding Sugar and Milk")