C++设计模式 - 模板方法（Template Method）

组件协作模式:

• 现代软件专业分工之后的第一个结果是“框架与应用程序的划分”，“组件协作”模式通过晚期绑定，来实现框架与应用程序之间的松耦合，是二者之间协作时常用的模式。
• 典型模式
  • Template Method
  • Observer / Event
  • Strategy

Template Method 模式 动机（Motivation）

• 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。
• 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？

结构化软件设计流程

面向对象软件设计流程

早绑定与晚绑定

模式定义

定义一个操作中的算法的骨架 (稳定)，而将一些步骤延迟(变化)到子类中。Template Method使得子类可以不改变(复用)一个算法的结构即可重定义(override 重写)该算法的某些特定步骤。

结构（Structure）

要点总结

• 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。

• 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。

• 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。

结构化

//程序库开发人员
class Library{

public:
	void Step1(){
		//...
	}

    void Step3(){
		//...
    }

    void Step5(){
		//...
    }
};

//应用程序开发人员
class Application{
public:
	bool Step2(){
		//...
    }

    void Step4(){
		//...
    }
};

int main()
{
	Library lib();
	Application app();

	lib.Step1();

	if (app.Step2()){
		lib.Step3();
	}

	for (int i = 0; i < 4; i++){
		app.Step4();
	}

	lib.Step5();

}

面向对象

//程序库开发人员
class Library {
public:
    //稳定 template method
    void Run() {

        Step1();

        if (Step2()) { //支持变化 ==> 虚函数的多态调用
            Step3();
        }

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            Step4(); //支持变化 ==> 虚函数的多态调用
        }

        Step5();

    }
    virtual ~Library() { }

protected:

    void Step1() { //稳定
        //.....
    }
    void Step3() {//稳定
        //.....
    }
    void Step5() { //稳定
        //.....
    }

    virtual bool Step2() = 0;//变化
    virtual void Step4() = 0; //变化
};

//应用程序开发人员
class Application : public Library {
protected:
    virtual bool Step2() {
        //... 子类重写实现
        return true;
    }

    virtual void Step4() {
        //... 子类重写实现
    }
};

int main()
{
    Library* pLib = new Application();
    pLib->Run();

    delete pLib;
    return 0;
}