13.Template Method模板方法（行为型模式）

一、动机（Motivation）

<1>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；
<2>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？

二、意图（Intent）

定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method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。
——《设计模式》GoF

三、结构（Structure）

四、结构详解

五、生活中的例子

房屋建筑师在开发新项目时会使用模板方法。一个典型的规划包括一些建筑平面图，每个平面图体现了不同部分。在一个平面图中，地基、结构、上下水和走线对于每个房间都是一样的。只有在建筑的后期才开始有差别而产生了不同的房屋样式。

六、实现

namespace Test
{
    public abstract class 建筑平面图
    {   //TemplateMethod
        public void 建造()
        {
            Console.WriteLine("----开始盖*****{0}******房子喽-----", this.建筑类型);
            this.地基();
            this.水管();
            this.走线();
            Console.WriteLine("-----建造完毕----");
        }
        #region PrimitiveOperations
        protected abstract string 建筑类型 { get; }
        protected virtual void 地基()
        {
            Console.WriteLine("打地基");
        }
        protected virtual void 走线()
        {
            Console.WriteLine("走线");
        }
        protected virtual void 水管()
        {
            Console.WriteLine("水管");
        }
        #endregion
    }

    public class 别墅平面图 : 建筑平面图
    {
        protected override string 建筑类型
        {
            get { return "别墅"; }
        }
        protected override void 地基()
        {
            base.地基();
            Console.WriteLine("\t别墅的地基打得深些");
        }
        protected override void 水管()
        {
            base.水管();
            Console.WriteLine("\t别墅的水管");
        }
        protected override void 走线()
        {
            base.走线();
            Console.WriteLine("\t别墅走线:再安装闭路监控线");
        }
    }

    public class 钉子户平面图 : 建筑平面图
    {
        protected override string 建筑类型
        {
            get { return "钉子户"; }
        }
        protected override void 地基()
        {
            base.地基();
            Console.WriteLine("\t钉子户的地基打得浅点");
        }
        protected override void 水管()
        {
            base.水管();
            Console.WriteLine("\t钉子户的水管--断水");
        }
        protected override void 走线()
        {
            base.走线();
            Console.WriteLine("\t钉子户走线:使用劣质配件");
        }
    }

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            建筑平面图 design = null;
            if (false)
            {
                design = new 钉子户平面图();
            }
            else
            {
                design = new 别墅平面图();
            }
            design.建造();

            Console.ReadLine();
        }
    }
}

实现结果

七、适用性

<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。

八、总结

<1>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。
<2>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。
<3>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。