模板方法模式 Template Method

“组件协作”模式:

• 现代软件专业分工之后的第一个结果是“框架与应用程序的划分”，“组件协作”模式通过晚期绑定，来实现框架与应用程序之间的松耦合，是二者之间协作时常用的模式。
• 典型模式

1. Template Method
2. Observer / Event
3. Strategy

模板方法模式 Template Method

模板方法模式比较经典，在你很早没有意识到的时候，早已用过了^_。

动机（Motivation）

• 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。
• 如何在确定稳定操作结构的前提下，来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现需求？

代码示例

结构化开发：

#include "iostream"

using namespace std;

//程序库开发人员
class Library {
public:
    void Step1() {
        //...
        cout << "步骤 1" << endl;
    }

    void Step3() {
        //...
        cout << "步骤 3" << endl;
    }

    void Step5() {
        //...
        cout << "步骤 5" << endl;
    }
};

//应用程序开发人员 业务人员
class Application {
public:
    bool Step2() {
        //...
        cout << "步骤 2" << endl;
        return true;
    }

    void Step4() {
        //...
        cout << "步骤 4" << endl;
    }
};

int main()
{
    Library lib;
    Application app;

    // 业务人员
    /*某种流程把他们串起来*/

    lib.Step1();

    if (app.Step2()) {
        lib.Step3();
    }

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

    lib.Step5();

    getchar();
    return 0;
}

输出：

步骤 1
步骤 2
步骤 3
步骤 4
步骤 4
步骤 4
步骤 4
步骤 5

库开发人员完成了 1，3，5 的步骤，业务人员开发了 4，5步骤，同时把流程串起来。如果这个流程很稳定的话，可以用另外一种方式。

面向对象开发：

#include <iostream>

using namespace std;

//程序库开发人员
class Library {
public:
    //稳定 template method
    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() { }

protected:
    void Step1() { //稳定
                   //.....
        cout << "步骤1" << endl;
    }
    void Step3() {//稳定
                  //.....
        cout << "步骤3" << endl;
    }
    void Step5() { //稳定
                   //.....
        cout << "步骤3" << endl;
    }

    virtual bool Step2() = 0;//变化
    virtual void Step4() = 0; //变化
};


//应用程序开发人员
class Application : public Library {
protected:
    virtual bool Step2() {
        //... 子类重写实现
        cout << "步骤2" << endl;
        return true;
    }

    virtual void Step4() {
        //... 子类重写实现
        cout << "步骤4" << endl;
    }
};

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

    delete pLib;

    getchar();
    return 0;
}

输出：

步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
步骤4
步骤4
步骤4
步骤5

Run 函数相对稳定的，派生类重写虚函数。有个稳定的骨架为前提。

分析总结

结构化开发：Application(晚) -> library(早) 早绑定 // 程序库肯定比应用早开发，一个晚的东西调用一个早的东西，早绑定。
面向对象开发：Application(晚) <- library(早) 晚绑定

找到稳定和变化的分界，然后管理变化。

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(重写虚函数)。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

类图

要点总结

• 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。// 单独public出去没有意义，基本上是要放在某个流程里面。

参考：GeekBand