设计模式-模板方法模式

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1 模板方法模式

  • 模板方法模式是一种行为设计模式， 它在超类中定义了一个算法的框架， 允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤。
  • 在父类中定义处理流程的框架，在子类中实现具体处理
  • 在软件构建过程中，对于某一项任务，它常常有稳定的整体操作结构，但各个子步骤却有很多改变的需求，或者由于固有的原因（比如框架与应用之间的关系）而无法和任务的整体结构同时实现。
  • 定义一个操作中的算法的骨架 (稳定)，而将一些步骤延迟(变化)到子类中。Template Method使得子类可以不改变(复用)一个算法的结构即可重定义(override 重写)该算法的某些特定步骤。

2 问题

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//程序库开发人员
class Library{
public:
    void Step1(){
        //...
    }

    void Step3(){
        //...
    }

    void Step5(){
        //...
    }
};
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//应用程序开发人员
class Application{
public:
    bool Step2(){
        //...
    }

    void Step4(){
        //...
    }
};

int main(){
    Library lib();
    Application app();
    
    lib.Step1();
    if (app.Step2()){
        lib.Step3();
    }
    for (int i = 0; i < 4; i++){
        app.Step4();
    }
    lib.Step5();
}

3 模板方法

模板方法模式 
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//程序库开发人员
class Library{
public:
    //稳定 template method，要求Run方法稳定
    void Run(){
        Step1();
        if (Step2()) { // 支持变化 ==> 虚函数的多态调用
            Step3(); 
        }
        for (int i = 0; i < 4; i++){
            Step4(); // 支持变化 ==> 虚函数的多态调用
        }
        Step5();
    }
    virtual ~Library(){ }

    // 这些步骤一般单独调用没意义，所以设为protected
protected:
    void Step1() { // 稳定
        //.....
    }
    void Step3() {// 稳定
        //.....
    }
    void Step5() { // 稳定
        //.....
    }
    virtual bool Step2() = 0; // 变化
    virtual void Step4() = 0; // 变化
};
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//应用程序开发人员
class Application : public Library {
protected:
    virtual bool Step2(){
        //... 子类重写实现
    }

    virtual void Step4() {
        //... 子类重写实现
    }
};

int main(){
    Library* pLib = new Application();
    lib->Run();
    delete pLib;
}

4 总结

  • Template Method模式是一种非常基础性的设计模式，在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制（虚函数的多态性）为很多应用程序框架提供了灵活的扩展点，是代码复用方面的基本实现结构。
  • 除了可以灵活应对子步骤的变化外，“不要调用我，让我来调用你”的反向控制结构是Template Method的典型应用。
  • 在具体实现方面，被Template Method调用的虚方法可以具有实现，也可以没有任何实现（抽象方法、纯虚方法），但一般推荐将它们设置为protected方法。

5 参考