《大话设计模式》——模板方法模式

2020-03-04 18:06:56 阅读：288 来源： 互联网

模板方法模式

模板方法（Template Method）模式的定义如下：定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。它是一种类行为型模式。

是实际开发中常用的设计模式。

应用场景

在面向对象程序设计过程中，常常会遇到这种情况：设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤，而且确定了这些步骤的执行顺序，但某些步骤的具体实现还未知，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。

例如，去银行办理业务一般要经过以下4个流程：取号、排队、办理具体业务、对银行工作人员进行评分等，其中取号、排队和对银行工作人员进行评分的业务对每个客户是一样的，可以在父类中实现，但是办理具体业务却因人而异，它可能是存款、取款或者转账等，可以延迟到子类中实现。

优缺点

优点：

它封装了不变部分，扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。
它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用。
部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。

缺点：

对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象。
父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。

角色

抽象类（Abstract Class）：负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。这些方法的定义如下。
- 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
- 基本方法：是整个算法中的一个步骤，包含以下几种类型。
  - 抽象方法：在抽象类中申明，由具体子类实现。
  - 具体方法：在抽象类中已经实现，在具体子类中可以继承或重写它。
具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中所定义的抽象方法，它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤。

例子

用模板方法模式实现出国留学手续设计程序。

分析：出国留学手续一般经过以下流程：索取学校资料，提出入学申请，办理因私出国护照、出境卡和公证，申请签证，体检、订机票、准备行装，抵达目标学校等。其中有些业务对各个学校是一样的，但有些业务因学校不同而不同。

抽象类如下：

class StudyAbroad():
    def procedure(self):
        self.LookingForSchool() # 索取学校资料
        self.ApplyForEnrol()  # 入学申请
        self.ApplyForPassport()  # 办理因私出国护照、出境卡和公证
        self.ApplyForVisa()  # 申请签证
        self.ReadyGoAbroad()  # 体检、订机票、准备行装
        self.Arriving()  # 抵达

    def LookingForSchool(self):
        '''索取学校资料'''
        raise ValueError('LookingForSchool方法未实现')

    def ApplyForEnrol(self):
        '''入学申请'''
        raise ValueError('ApplyForEnrol方法未实现')

    def ApplyForPassport(self):
        '''办理因私出国护照、出境卡和公证'''
        print('三.办理因私出国护照、出境卡和公证：')
        print('  1）持录取通知书、本人户口簿或身份证向户口所在地公安机关申请办理因私出国护照和出境卡。')
        print('  2）办理出生公证书，学历、学位和成绩公证，经历证书，亲属关系公证，经济担保公证。')

    def ApplyForVisa(self):
        '''申请签证'''
        print('四.申请签证：')
        print('  1）准备申请国外境签证所需的各种资料，包括个人学历、成绩单、工作经历的证明；个人及家庭收入、资金和财产证明；家庭成员的关系证明等；')
        print('  2）向拟留学国家驻华使(领)馆申请入境签证。申请时需按要求填写有关表格，递交必需的证明材料，缴纳签证。有的国家(比如美国、英国、加拿大等)在申请签证时会要求申请人前往使(领)馆进行面试。')

    def ReadyGoAbroad(self):
        '''体检、订机票、准备行装'''
        print('五.体检、订机票、准备行装：')
        print('  1）进行身体检查、免疫检查和接种传染病疫苗；')
        print('  2）确定机票时间、航班和转机地点。')

    def Arriving(self):
        '''抵达'''
        raise ValueError('Arriving方法未实现')

procedure已经事先约定好了出国留学的流程顺序。流程中有以下几个部分是通用的：

办理因私出国护照、出境卡和公证
申请签证
体检、订机票、准备行装

以下几个部分是不同学校有不同的细节：

索取学校资料
入学申请
抵达

具体子类：美国留学

class StudyInAmerica(StudyAbroad):
    def LookingForSchool(self):
        '''索取学校资料'''
        print('一.索取学校以下资料：')
        print('  1）对留学意向国家的政治、经济、文化背景和教育体制、学术水平进行较为全面的了解；')
        print('  2）全面了解和掌握国外学校的情况，包括历史、学费、学制、专业、师资配备、教学设施、学术地位、学生人数等；')
        print('  3）了解该学校的住宿、交通、医疗保险情况如何；')

    def ApplyForEnrol(self):
        '''入学申请'''
        print('二.入学申请：')
        print('  1）填写报名表；')
        print('  2）将报名表、个人学历证明、最近的学习成绩单、推荐信、个人简历、托福或雅思语言考试成绩单等资料寄往所申请的学校；')

    def Arriving(self):
        '''抵达'''
        print('六.抵达目标学校：')
        print('  1）安排住宿；')
        print('  2）了解校园及周边环境。')

在具体子类中，只需要实现各个地方独有的细节即可。

调用：

if __name__ == '__main__':
    xiaoming = StudyInAmerica()
    xiaoming.procedure()
 
 # 输出结果
 一.索取学校以下资料：
  1）对留学意向国家的政治、经济、文化背景和教育体制、学术水平进行较为全面的了解；
  2）全面了解和掌握国外学校的情况，包括历史、学费、学制、专业、师资配备、教学设施、学术地位、学生人数等；
  3）了解该学校的住宿、交通、医疗保险情况如何；
二.入学申请：
  1）填写报名表；
  2）将报名表、个人学历证明、最近的学习成绩单、推荐信、个人简历、托福或雅思语言考试成绩单等资料寄往所申请的学校；
三.办理因私出国护照、出境卡和公证：
  1）持录取通知书、本人户口簿或身份证向户口所在地公安机关申请办理因私出国护照和出境卡。
  2）办理出生公证书，学历、学位和成绩公证，经历证书，亲属关系公证，经济担保公证。
四.申请签证：
  1）准备申请国外境签证所需的各种资料，包括个人学历、成绩单、工作经历的证明；个人及家庭收入、资金和财产证明；家庭成员的关系证明等；
  2）向拟留学国家驻华使(领)馆申请入境签证。申请时需按要求填写有关表格，递交必需的证明材料，缴纳签证。有的国家(比如美国、英国、加拿大等)在申请签证时会要求申请人前往使(领)馆进行面试。
五.体检、订机票、准备行装：
  1）进行身体检查、免疫检查和接种传染病疫苗；
  2）确定机票时间、航班和转机地点。
六.抵达目标学校：
  1）安排住宿；
  2）了解校园及周边环境。

ICode9

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