模板方法模式 (Template Method Pattern)

模板方法模式 (Template Method Pattern)

意图：定义一个操作中的算法骨架，将某些步骤延迟到子类中实现。使得子类可以不改变算法结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

基础组件

• AbstractClass (抽象类)：定义模板方法和基本操作
• ConcreteClass (具体类)：实现基本操作

继承/实现关系

AbstractClass <|-- ConcreteClass

应用场景

• 一次性实现算法的不变部分，将可变行为留给子类
• 控制子类扩展（通过钩子方法）
• 多个子类有公共行为时提取到父类

C++ 实现（数据处理流程）

#include <iostream>
#include <string>

/*
* 模板方法模式
* 意图：定义一个操作中的算法骨架，将某些步骤延迟到子类中实现。使得子类可以不改变算法结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
* 基础组件：
* AbstractClass (抽象类)：定义模板方法和基本操作
* ConcreteClass (具体类)：实现基本操作
* 继承/实现关系：
* ConcreteClass 继承自 AbstractClass，并实现其基本操作。
*/

// 抽象类：数据处理流程
class DataProcessor {
public:
    // 模板方法：定义处理流程（算法的基本骨架）
    void process() {
        loadData();
        validateData();
        transformData();
        saveResults();
        cleanup();
    }

    virtual ~DataProcessor() = default;

protected:
    // 基本操作（由子类实现）
    virtual void loadData() = 0;
    virtual void transformData() = 0;

    // 默认实现（可被子类覆盖）
    virtual void validateData() {
        std::cout << "Validating data using default validation...\n";
    }

    virtual void saveResults() {
        std::cout << "Saving results to default location...\n";
    }

    // 钩子方法（可选覆盖）
    virtual void cleanup() {
        std::cout << "Performing default cleanup...\n";
    }
};

// 具体类：CSV数据处理
class CSVProcessor : public DataProcessor {
protected:
    void loadData() override {
        std::cout << "Loading data from CSV file...\n";
        // 实际加载逻辑
    }

    void transformData() override {
        std::cout << "Transforming CSV data...\n";
        // 实际转换逻辑
    }

    void saveResults() override {
        std::cout << "Saving CSV results to database...\n";
    }
};

// 具体类：JSON数据处理
class JSONProcessor : public DataProcessor {
protected:
    void loadData() override {
        std::cout << "Loading data from JSON file...\n";
        // 实际加载逻辑
    }

    void transformData() override {
        std::cout << "Transforming JSON data...\n";
        // 实际转换逻辑
    }

    void validateData() override {
        std::cout << "Validating JSON data with schema...\n";
    }

    void cleanup() override {
        std::cout << "Cleaning up JSON temporary files...\n";
    }
};

void TemplateMethodPattern()
{
	std::cout << std::string(9, '-') << " Template Method Pattern " << std::string(9, '-') << std::endl;

	std::cout << "Processing CSV data:\n";
	CSVProcessor csvProcessor;
	csvProcessor.process();

	std::cout << "\nProcessing JSON data:\n";
	JSONProcessor jsonProcessor;
	jsonProcessor.process();
}

组件对应关系

• DataProcessor → 抽象类
• CSVProcessor/JSONProcessor → 具体类