设计模式之八：模板方法模式

泡咖啡和泡茶的共同点：

1. 把水煮沸
2. 沸水冲泡咖啡/茶叶
3. 冲泡后的水倒入杯子
4. 添加糖和牛奶/柠檬

class CoffeineBeverage
{
public:
	void prepareRecipe()
	{
		boilWater();
		brew();
		pourInCup();
		addCondiments();
	}

private:
	void boilWater()
	{
		std::cout << "Boiling water" << std::endl;
	}

	virtual void brew() = 0;
	
	void pourInCup()
	{
		std::cout << "Pour in cup" << std::endl;
	}
	
	virtual void addCondiments() = 0;
};

在上面的代码种，prepareRecipe就是一个模板方法。

模板方法定义了一个算法的步骤，并允许子类为一个或多个步骤提供实现（依赖子类提供某些或所有步骤的实现，父类拥有并保护这个算法）。

模板方法模式在一个方法中定义了一个算法的骨架，而且将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

class CaffeineBeverage
{
public:
	void prepareRecipe()
	{
		boilWater();
		brew();
		pourInCup();

        // hook 用法1
        // 如果算法中的某个部分是可选的
        // 可以用hook来控制
        if(hook())
        {
		    addCondiments();
        }
        
        // hook 用法2
        // 让子类有机会对即将发生的，或
        // 刚刚发生的步骤做出反应。像是
        // 一种 callback
        hook();
	}

private:
	void boilWater()
	{
		std::cout << "Boiling water" << std::endl;
	}

	virtual void brew() = 0;
	
	void pourInCup()
	{
		std::cout << "Pour in cup" << std::endl;
	}
	
	virtual void addCondiments() = 0;

    void hook()
    {
        std::cout << "Hook" << std::endl;
    }
};

Hook（钩子）这个方法可以什么都不做，子类视情况决定是否覆盖它们，也可以做一些默认的事情。

钩子的存在可以让子类有能力对算法的不同点进行挂钩。

if(customerWantsCondiments())
{
    addCondiments();
}

void addCondiments()
{
    // 子类可以自行决定什么时候需要添加调料
    return true; 
}

好莱坞原则：别调用我们，我们回调用你。此原则可以防止“依赖腐败”，避免高层和低层组件之间有明显的环状依赖，...。（高层组件可以调用低层，如CaffeineBeverage调用Coffee和Tea的方法）（由超类控制一切，当它们需要的时候，自然会去调用子类）

模板方法模式对创建框架来说很常见，由框架控制如何做事情，而框架使用者来指定框架算法中每个步骤的细节。

1. 用模板方法排序

public static void sort(Object[] a)
{
	Object aux[] = (Object[])a.clone();
	// mergeSort方法包含排序算法，依赖于compareTo方法的实现
	mergeSort(aux, a, 0, a.length, 0);
}

private static void mergeSort(Object src[], Object desc[], int low, int high, int off)
{
	for (int i = low; i < high; i++)
	{
        // 需要实现compareTo方法
		for (int j = i; j > low; && ((Comparable)dest[j-1].compareTo((Comparable)dest[j]) >0); j++)
		{
            // swap是一个具体方法，已经在数组类中定义
			swap(dest, j, j - 1);
		}

	}
	return;
}

Java中的sort并不是真正定义在超类中，我们需要实现Comparable接口，实现compareTo方法。

public class Duck implement Comparable
{
    String name;
    int weight;

    // ......
    // ......
    // ......

    public int compareTo(Object object)
    {
        Duck otherDucnk = (Duck)object;
        if(this.weight < otherDucnk.weight)
        {
            return -1;
        }
        else if ( ... ) { ... }
        else { ... }
    }
}

• 模板方法的抽象类可以定义具体方法、抽象方法和钩子。
• 策略模式和模板方法模式都封装算法，一个用组合，一个用继承。
• 工厂方法是模板方法的一种特殊版本。