设计模式（九）--模板方法模式

前言

前面也写过几篇关于设计模式的博客，其实很多人学习设计模式，就是学习其中的设计思路，然后加以利用。所以最关键的是对其方法的应用，具体使用什么开发语言并不重要，我这边主攻C++，所以举的例子也是C++的，网上很多都是基于C#和Java，都是基于对象编程，所以使用方法上差别虽有，但并不会很大。
很多人也写设计模式的博客，我写的这些博客与他们的区别也只是尽量写得简单些，让大家比较好使用。
与前几篇不同的是，在接下来的博客里，会加入一个引入的场景，最后再加上与其他设计模式的对比，其实很多设计模式挺相似的，但又有自己特定的适用场景，所以初学者在套用的时候，经常会生搬硬套，导致使用了设计模式之后，代码结构感觉还不如原先的，所以对比一下，让大家更清晰认识。

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引入

在现实生活中，很多事情都是分为多个步骤。举一个例子，游玩方式有很多种，但基本步骤可以分为：彼此见面–具体游玩内容–各自离开。但是具体游玩内容是不一样的，可以是看电影，逛街，爬山，打球等等。而彼此见面和各自离开这两个步骤则是相同的，为了提高代码的复用性和系统的灵活性，这时候就该考虑用一种方法把代码相同的部分提取出来，这时候就可以使用模板方式。

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定义

模板方法模式，定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

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结构图

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例子

//抽象类
class AbstractClass
{
protected:
    virtual void PrimitiveOperationA();
    virtual void PrimitiveOperationB();
public:
    void TemplateMethod()
    {
        PrimitiveOperationA();
        PrimitiveOperationB();
    }
}

//具体类A
class ConcreteClassA : public AbstractClass
{
protected:
    void PrimitiveOperationA()
    {
        cout<<"AA";
    }
    void PrimitiveOperationB()
    {
        cout<<"AB";
    }
}

//具体类B
class ConcreteClassB : public AbstractClass
{
protected:
    void PrimitiveOperationA()
    {
        cout<<"BA";
    }
    void PrimitiveOperationB()
    {
        cout<<"BB";
    }
}

//客户端调用
int main()
{
    AbstractClass *a;
    a1 = new ConcreteClassA();
    a1->TemplateMethod();
    delete a1;
    a1 = NULL;

    a2 = new ConcreteClassB();
    a2->TemplateMethod();
    delete a2;
    a2 = NULL;
    return 0;
}

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适用场景

（1） 一次性实现一个算法的不变的部分，并将可变的行为留给子类来实现。
（2） 各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。这是Opdyke和Johnson所描述过的“重分解以一般化”的一个很好的例子。首先识别现有代码中的不同之处，并且将不同之处分离为新的操作。最后，用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。
（3） 控制子类扩展。模板方法只在特定点调用“Hook”操作，这样就只允许在这些点进行扩展。
（4） 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。

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优点

（1） 在父类中形式化地定义一个算法，而由它的子类来实现细节的处理，在子类实现详细的处理算法时并不会改变算法中步骤的执行次序。
（2） 模板方法模式是一种代码复用技术，它在类库设计中尤为重要，它提取了类库中的公共行为，将公共行为放在父类中，而通过其子类来实现不同的行为，它鼓励我们恰当使用继承来实现代码复用。
（3） 可实现一种反向控制结构，通过子类覆盖父类的钩子方法来决定某一特定步骤是否需要执行。
（4） 在模板方法模式中可以通过子类来覆盖父类的基本方法，不同的子类可以提供基本方法的不同实现，更换和增加新的子类很方便，符合单一职责原则和开闭原则。

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缺点

模板方法模式需要为每一个基本方法的不同实现提供一个子类，如果父类中可变的基本方法太多，将会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，此时，可结合桥接模式来进行设计。

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