模板方法模式

应对问题

在项目构建过程中, 对于某一些问题, 都是有着稳定的整体操作结构, 但是在各个子步骤中却有着许多的改变需求, 并且由于某些原因不能将子任务和整体结构同时实现

比如对于一个应用程序具有 5 个步骤

HR0VNn.png

作为 Library 开发人员, 设计了整个应用程序的架构和整体步骤, 但是对于 2, 4 步骤, 并不能知道作为程序开发者将如何实现这些步骤, 所以可以使用 模板方法模式 来保证流程的稳定

模式定义

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 ——《设计模式》GoF

结构 (Structure)

HRc8s0.png

代码实现

对于整个算法(程序的某个任务)的具体骨架是稳定的, 但是对于其中某些步骤并不稳定的话, 可以设计一个抽象类, 将稳定的部分以及整体流程设计出来, 并将不稳定的, 变化的部分交给程序发开者通过继承的方式进行扩展

Library

Library 开发者提供一个抽象类 来提供整个程序的流程骨架以及部分稳定的步骤过程

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lass Library{
public:
	//template method
    // 整体骨架流程
    void Run(){
        
        Step1();

        if (Step2()) { 
            Step3(); 
        }

        for (int i = 0; i < 4; i++){
            Step4(); 
        }

        Step5();

    }
	virtual ~Library(){ }

protected:
    /**
   	 * 这些步骤是要组合成一个流程来进行使用的, 在大部分情况下单独使用没有意义'
   	 * 故不开放给外部调用
     */
	
	void Step1() { 
        //.....
    }
	void Step3() {
        //.....
    }
	void Step5() { 
		//.....
	}

    /**
     * Library 事先并不知道应用者要如何实现这些步骤, 
     * 所以将这两个步骤以纯虚函数的方式定义, 待应用开发者进行实现
     */
	virtual bool Step2() = 0;
    virtual void Step4() =0; 
};

application 开发者

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//继承 Library 并提供自己对于步骤 2 4 的实现
class Application : public Library {
protected:
	virtual bool Step2(){
		//... 
    }

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

主程序中使用

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

要点总结

  • Template Method 模式是一种非常基础的设计模式, 在面向对象系统中有着大量的应用. 它使用最简洁的机制 (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