c#设计模式-行为型模式 之 模板方法模式

简介

        模板方法模式定义了一个操作中的算法的骨架，而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。通常用于应对在开发中设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤，而且确定了这些步骤的执行顺序，但某些步骤的具体实现还未知，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。

角色

模板方法（ Template Method ）模式包含以下主要角色：

1. 抽象类（Abstract Class）：负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基 本方法构成。
   1. 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
   2. 基本方法：是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分。基本方法又可以分为三 种：
      1. 抽象方法(Abstract Method) ：一个抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。
      2. 具体方法(Concrete Method) ：一个具体方法由一个抽象类或具体类声明并实现， 其子类可以进行覆盖也可以直接继承。
      3. 钩子方法(Hook Method) ：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。一般钩子方法是用于判断的逻辑方法，这类方法名一般为isXxx，返回值类型为boolean类型。
2. 具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的组成步骤

案例

例如我们在炒菜的时候，炒菜的步骤是固定的，分为倒油、热油、倒菜、倒调料品、翻炒等步骤。现通过模板方法模式来用代码模拟

抽象类

在以下抽象类中，有具体的实现方法，如倒油、热油、翻炒，因为这些步骤是我们已知的，不管炒什么菜都需要经历这个步骤，但是炒的菜不一样我们倒的蔬菜就不一样，加的调料也不一样，因此把这一部分声明为抽象方法，在子类中再去实现。最后在cookProcess中按照顺序调用类中的方法。

public abstract class AbstractClass
{
    //第一步倒油，直接实现
    public void pourOil()
    {
        Console.WriteLine("倒油");
    }

    //第二步：热油是一样的，直接实现
    public void heatOil()
    {
        Console.WriteLine("热油");
    }

    //第三步：倒蔬菜
    public abstract void pourVegetable();

    //第四步：倒调味料是不一样
    public abstract void pourSauce();

    //第五步：翻炒是一样的，所以直接实现
    public void fry()
    {
        Console.WriteLine("炒啊炒啊炒到熟啊");
    }

    public void cookProcess()
    {
        //第一步：倒油
        this.pourOil();
        //第二步：热油
        this.heatOil();
        //第三步：倒蔬菜
        this.pourVegetable();
        //第四步：倒调味料
        this.pourSauce();
        //第五步：翻炒
        this.fry();
    }
}

具体子类

炒辣包菜，实现抽象类中关于菜和配料的抽象方法。

public class ConcreteClass_BaoCai : AbstractClass
{
    public override void pourVegetable()
    {
        Console.WriteLine("下包菜");
    }

    public override void pourSauce()
    {
        Console.WriteLine("下辣椒");
    }
}

同上

public class ConcreteClass_CaiXin : AbstractClass
{
    public override void pourVegetable()
    {
        Console.WriteLine("下菜心");
    }

    public override void pourSauce()
    {
        Console.WriteLine("下蒜蓉");
    }
}

测试类

class MyClass
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var concreteClassBaoCai = new ConcreteClass_BaoCai();
        concreteClassBaoCai.cookProcess();
        Console.WriteLine("---------------------");
        var concreteClassCaiXin = new ConcreteClass_CaiXin();
        concreteClassCaiXin.cookProcess();
    }
}

运行结果！

优缺点

优点：

1. 提高代码复用性，将相同部分的代码放在抽象的父类中，而将不同的代码放入不同的子类中。
2. 实现了反向控制，通过一个父类调用其子类的操作，通过对子类的具体实现扩展不同的行为，实现了反向控制 ，并符合“开闭原则”。

缺点：

1. 对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象。
2. 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。

适用场景

1. 算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
2. 需要通过子类来决定父类算法中某个步骤是否执行，实现子类对父类的反向控制。