AI Chat 设计模式：1. 模板方法

模板方法模式是一种简单而常见的设计模式，在许多软件开发场景下都得到了广泛应用。在这篇博客中，我们将使用 ChatAI 作为助手详细解析模板方法模式。本文采用问答式的方式展开，问题由我提出，答案由 Chat AI 作出，灰色背景的文字则主要是我的心理活动。

Q.1 介绍下模板方法设计模式

A.1

模板方法设计模式（Template Method Design Pattern）是一种行为型设计模式。它的主要思想是定义一个算法的骨架，将某些步骤推迟到子类实现。它允许子类重写算法的某些步骤，同时保持算法的整体结构不变。

模板方法设计模式由两个角色组成，分别是抽象类和具体子类。抽象类定义算法的骨架，包括一些抽象方法和模板方法。具体子类实现抽象方法，以便定制算法在特定情况下的行为。

使用模板方法设计模式可以避免代码的重复，同时使得程序更加灵活，易于扩展。它常用于框架开发中，例如 Spring 框架的 IOC 容器就是基于模板方法设计模式实现的。总之，模板方法设计模式是一种非常实用的设计模式，它将算法的骨架和具体实现分离开，使得代码更加灵活、易于维护。

这玩意说的还挺清楚啊，主要思想、构成、优点，统统都提到了，确实比我自己猛，让我看看你的代码水平如何。

Q.2 给我写一个 c++ 的版本

A.2

好的，以下是一个基于C++的模板方法设计模式的例子：

#include 

class AbstractClass {
public:
    // 模板方法，定义算法的骨架
    void TemplateMethod() {
        PrimitiveOperation1();
        PrimitiveOperation2();
    }

    virtual ~AbstractClass() {}

protected:
    // 抽象方法，由子类实现，以便定制算法在特定情况下的行为
    virtual void PrimitiveOperation1() = 0;
    virtual void PrimitiveOperation2() = 0;
};

class ConcreteClass1 : public AbstractClass {
protected:
    // 实现抽象方法，定制算法在特定情况下的行为
    virtual void PrimitiveOperation1() override {
        std::cout << "ConcreteClass1::PrimitiveOperation1" << std::endl;
    }
    virtual void PrimitiveOperation2() override {
        std::cout << "ConcreteClass1::PrimitiveOperation2" << std::endl;
    }
};

class ConcreteClass2 : public AbstractClass {
protected:
    // 实现抽象方法，定制算法在特定情况下的行为
    virtual void PrimitiveOperation1() override {
        std::cout << "ConcreteClass2::PrimitiveOperation1" << std::endl;
    }
    virtual void PrimitiveOperation2() override {
        std::cout << "ConcreteClass2::PrimitiveOperation2" << std::endl;
    }
};

int main() {
    AbstractClass* ac = new ConcreteClass1;
    ac->TemplateMethod(); // 输出: ConcreteClass1::PrimitiveOperation1 ConcreteClass1::PrimitiveOperation2
    delete ac;

    ac = new ConcreteClass2;
    ac->TemplateMethod(); // 输出: ConcreteClass2::PrimitiveOperation1 ConcreteClass2::PrimitiveOperation2
    delete ac;

    return 0;
}

在这个例子中，AbstractClass 是抽象类，定义模板方法 TemplateMethod() 和抽象方法 PrimitiveOperation1() 和 PrimitiveOperation2()，具体子类 ConcreteClass1 和 ConcreteClass2 继承 AbstractClass 并实现抽象方法，定制算法在特定情况下的行为。在 main 函数中，我们创建了一个 ConcreteClass1 对象和一个 ConcreteClass2 对象，分别调用了其 TemplateMethod() 方法，输出相应的结果。

该例子展示了如何用模板方法设计模式编写具有高扩展性的程序，子类可以在不影响父类行为的前提下，自由定制自己的算法步骤来满足具体的业务需求。

在抽象类中，PrimitiveOperation1 和 PrimitiveOperation2 被定义为了纯虚函数，要求子类必须重写它们。但这并不是必须的，需视场景而定，一般虚函数即可。
这注释写得还挺到位，就是例子有点抽象。

Q.3 举个具体点的场景吧，别搞这么抽象

A.3

好的，让我们来看一个更具体的场景，比如制作咖啡和茶的过程。这里我们先定义一个抽象类 Beverage，里面包含了制作咖啡和茶的共同步骤，子类可以实现不同的步骤以满足定制需求。具体代码如下：

#include 

class Beverage {
public:
    virtual ~Beverage() {}

    // 模板方法，定义制作饮料的过程
    void prepareBeverage() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        /*
         * 这里使用钩子方法，如果 hook() 返回 true，
         * 则执行 addCondiments()，否则跳过
         */
        if (hook()) {
            addCondiments();
        }
    }

protected:
    // 抽象方法，煮水
    virtual void boilWater() {
        std::cout << "Boiling Water" << std::endl;
    }

    // 抽象方法，用沸水冲泡
    virtual void brew() = 0;

    // 抽象方法，倒入杯子
    virtual void pourInCup() {
        std::cout << "Pouring into cup" << std::endl;
    }

    // 钩子方法，子类可以选择性地覆盖
    virtual bool hook() {
        return true;
    }

    // 抽象方法，加入配料
    virtual void addCondiments() = 0;
};

class Coffee : public Beverage {
protected:
    // 实现 brew()，用沸水冲泡咖啡粉
    virtual void brew() override {
        std::cout << "Brewing Coffee" << std::endl;
    }

    // 实现 addCondiments()，加入糖和牛奶
    virtual void addCondiments() override {
        std::cout << "Adding Sugar and Milk" << std::endl;
    }
};

class Tea : public Beverage {
protected:
    // 实现 brew()，用沸水浸泡茶叶
    virtual void brew() override {
        std::cout << "Steeping Tea" << std::endl;
    }

    // 重写钩子方法，茶的制作不需要加配料
    virtual bool hook() override {
        return false;
    }
};

int main() {
    Beverage* beverage = new Coffee;
    beverage->prepareBeverage(); // 输出: Boiling Water Brewing Coffee Pouring into cup Adding Sugar and Milk
    delete beverage;

    beverage = new Tea;
    beverage->prepareBeverage(); // 输出: Boiling Water Steeping Tea Pouring into cup
    delete beverage;

    return 0;
}

在这个例子中，Beverage 是抽象类，定义了制作饮料的模板方法 prepareBeverage()，以及抽象方法 brew() 和 addCondiments() 和钩子方法 hook()，子类 Coffee 和 Tea 继承 Beverage 并分别实现 brew() 和 addCondiments() 方法以定制不同饮料的制作过程。我们在 main 函数中创建了一个 Coffee 对象和一个 Tea 对象，并调用它们的 prepareBeverage() 方法，输出相应的结果。

其中，饮料的制作过程是 prepareBeverage() 方法，包含了 boilWater()、brew()、pourInCup() 和 addCondiments() 等步骤。其中 hook() 方法是一个钩子方法，结合 if 语句使用，如果返回 true，则执行 addCondiments() 方法进行配料，否则跳过该步骤。

通过使用模板方法设计模式，我们可以将制作饮料的共同步骤抽象成一个模板方法，并在具体子类中实现特定方法，使得程序更加灵活，易于扩展。同时，钩子方法的使用可以让子类选择性地覆盖父类行为，使得程序更加智能化，能够根据不同情况进行不同的操作。

卧槽，这例子比我设想的要好啊。还提到了钩子方法，我当时学的时候就没人提这玩意，不错。

Q.4 很好，再说说这个钩子方法吧

A.4

好的，钩子方法（Hook Method）是模板方法设计模式中一个非常重要的概念。它类似于一个回调函数，在模板方法中被调用，用于判断是否执行一些特定的操作。

钩子方法通常被定义为一个虚函数（Virtual Function）或者纯虚函数（Pure Virtual Function），子类可以选择性地实现或者覆盖这个方法。如果钩子方法返回 true，则执行模板方法中定义的相关操作；反之则跳过这些操作，不会对程序产生影响。

在模板方法设计模式中，钩子方法可以使得算法更加灵活、易于扩展。子类可以通过实现或者覆盖钩子方法，来决定是否执行一些特定的操作，并根据自己的需要自由地定制算法的行为。此外，钩子方法也可以作为一种回调函数，供程序在某些特定的条件下做出相应的响应。

在茶和咖啡的例子中，我们使用了一个 hook() 钩子方法，来控制是否向饮料中加入配料。在 Tea 类中，我们覆盖了 hook() 方法，使得茶不需要加配料，只需要执行基本操作即可；而在 Coffee 类中，我们保留了 hook() 方法的默认实现，让咖啡加入了糖和牛奶。这样，我们就可以根据不同的需求来定制饮料的制作流程，增加了程序的灵活性和可扩展性。

为什么叫钩子呢，我的理解是子类钩住父类的意思，通过子类重写钩子方法，来实现反向控制父类的行为。
本篇分享就到此结束吧，不得不提，借助 AI来写博客还是快速啊。