Pythonで構築するTemplate Method Pattern：フレームワークとカスタマイズの境界設計

概要

**Template Method Pattern（テンプレートメソッドパターン）**は、
処理の枠組み（フレームワーク）を固定し、可変部分をサブクラスに委ねる設計パターンである。

不変な処理の流れと、変更可能な処理のポイントを明確に分離し、
拡張性と秩序を同時に担保する構造をもたらす。

本稿では、Pythonの継承機構と抽象メソッドを活用した実装例とともに、
このパターンの真価が発揮されるユースケースを解説する。

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1. なぜテンプレートメソッドか？

❌ サブクラスが全体の処理順序まで定義してしまう

class Report:
    def generate(self):
        self.fetch_data()
        self.format()
        self.export()

→ 各サブクラスで generate() を書き直すと 処理順序がばらばらになり品質低下

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✅ テンプレートメソッドで「流れ」だけ親クラスに定義

from abc import ABC, abstractmethod

class ReportGenerator(ABC):
    def generate(self):
        data = self.fetch_data()
        formatted = self.format(data)
        self.export(formatted)

    @abstractmethod
    def fetch_data(self): ...
    
    @abstractmethod
    def format(self, data): ...
    
    @abstractmethod
    def export(self, content): ...

→ 処理の「流れ」は固定され、可変ポイントだけを明示的に実装可能

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2. 実装例：CSVとJSONのレポート生成

class CSVReport(ReportGenerator):
    def fetch_data(self):
        return [{"id": 1, "name": "Alice"}]

    def format(self, data):
        return ",".join(data[0].keys()) + "\n" + ",".join(map(str, data[0].values()))

    def export(self, content):
        print("Exporting CSV:\n" + content)

class JSONReport(ReportGenerator):
    def fetch_data(self):
        return {"id": 1, "name": "Bob"}

    def format(self, data):
        import json
        return json.dumps(data)

    def export(self, content):
        print("Exporting JSON:\n" + content)

report = JSONReport()
report.generate()

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3. フックメソッドによる柔軟性の追加

class ReportGenerator(ABC):
    def generate(self):
        self.before()
        data = self.fetch_data()
        formatted = self.format(data)
        self.export(formatted)
        self.after()

    def before(self): pass
    def after(self): pass

→ before() / after() を任意オーバーライド可能なフックポイントとして提供

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4. 実務ユースケース

✅ テストフレームワークの構造化

class TestCase:
    def run(self):
        self.setup()
        self.execute()
        self.teardown()

    def setup(self): pass
    def execute(self): raise NotImplementedError
    def teardown(self): pass

→ ユーザーは execute() だけを実装すればよく、テストの流れは崩れない

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✅ データパイプラインの統一的設計

class DataPipeline:
    def run(self):
        raw = self.extract()
        transformed = self.transform(raw)
        self.load(transformed)

    def extract(self): raise NotImplementedError
    def transform(self, data): raise NotImplementedError
    def load(self, data): raise NotImplementedError

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5. よくある誤用と対策

❌ サブクラスがテンプレートメソッドを上書きする

→ ✅ generate() などテンプレートメソッドは 最終形として親に固定すべき
→ Pythonでは慣習的に # Do not override コメントを付けることもある

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❌ インタフェースと実装が混在し拡張不能

→ ✅ ABC + abstractmethod によって 設計意図を明示的に表現

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結語

Template Method Pattern は、処理手順の「骨格」は変えず、局所的な実装を柔軟に差し替える設計思想である。

• サブクラスは「何をするか」に集中し、「いつ・どの順で行うか」は親が制御
• ソフトウェアの振る舞いをテンプレートとして固定することで、秩序と自由を両立
• フレームワーク、データ処理、テスト基盤など、あらゆるレイヤーで活用可能

Pythonicとは、“振る舞いをオープンに、構造を堅牢に”設計することであり、
Template Method はその哲学を、継承という仕組みで最も明確に表現する構造である。