设计模式-模板方法模式

定义

模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的步骤，并允许子类别为一个或多个步骤提供其实践方式。这种模式允许子类在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的特定步骤。

模板方法模式的结构包括抽象类和具体子类。抽象类负责给出算法的轮廓和骨架，它由一个模板方法和若干个基本方法构成。模板方法定义了一套算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。这些基本方法可以由子类进行不同的实现。

使用模板方法模式需要注意抽象类与具体子类之间的协作，以及虚函数的多态性和反向控制技术。通过合理地设计抽象类和具体子类，我们可以实现算法的灵活性和可扩展性。

实现举例

#include 

// 抽象类定义算法的骨架
class AbstractClass {
public:
    virtual void templateMethod() = 0;
    virtual void method1() = 0;
    virtual void method2() = 0;
};

// 具体子类实现算法的各个步骤
class ConcreteClass1 : public AbstractClass {
public:
    void templateMethod() override {
        method1();
        method2();
    }
    void method1() override {
        std::cout << "ConcreteClass1 method1" << std::endl;
    }
    void method2() override {
        std::cout << "ConcreteClass1 method2" << std::endl;
    }
};

// 另一个具体子类实现算法的各个步骤
class ConcreteClass2 : public AbstractClass {
public:
    void templateMethod() override {
        method1();
        method2();
    }
    void method1() override {
        std::cout << "ConcreteClass2 method1" << std::endl;
    }
    void method2() override {
        std::cout << "ConcreteClass2 method2" << std::endl;
    }
};

int main() {
    AbstractClass* obj1 = new ConcreteClass1();
    obj1->templateMethod(); // 输出：ConcreteClass1 method1 ConcreteClass1 method2
    delete obj1;

    AbstractClass* obj2 = new ConcreteClass2();
    obj2->templateMethod(); // 输出：ConcreteClass2 method1 ConcreteClass2 method2
    delete obj2;

    return 0;
}

总结

模板方法模式的特性主要包括：

1. 封装不变部分：模板方法模式通过把不变的行为搬移到抽象类，去除子类中的重复代码。
2. 定义算法的骨架：模板方法模式在抽象类中定义了算法的骨架，即模板方法。这个模板方法通常包含一个或多个基本方法，这些基本方法可以由子类来实现。
3. 可扩展性：模板方法模式允许子类在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的特定步骤。这种可扩展性使得我们可以根据需要添加新的行为，符合“开闭原则”。
4. 反向控制结构：模板方法模式通过一个父类调用其子类的操作，而不是相反的子类调用父类，这种反向的控制结构有时被称为“好莱坞法则”，即“别找我们，我们找你”。
5. 代码复用：模板方法模式是一种代码复用的基本技术，它在类库中尤为重要，可以提取类库中的公共行为。