一、模板设计模式

• • 模板设计模式
  • • 一、使用动机
    • 二、应用场景
    • 三、问题解决
    • 四、代码附录
    • 五、代码对比
    • 六、经验总结

​ 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？

​ 想象你是一个库开发人员，你根据开发者经常性、重复性的需求，编写了一个库，为开发者提供稳定的模块：

class Library {

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

	void Step3() {
		//...
	}

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

然而，你发现，用户经常会使用这样地使用你的库：

class Application {
public:
    bool Step2() {
        //...
        return true;//为了使编译通过所赋值
    }

    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();
    return 0;
}

于是，你想改进你的库，推出Library2.0，但是，你又发现，每个用户定义的Step2()和Step4()函数内容都不相同，无法固定具体的内容…

​ 经过思考，想到面向对象，想到虚函数和继承，没错！只要把这些步骤做成模板，其中用户自定义的部分使用纯虚函数强迫用户重写自定义方法，即可达到目的。

库模板：

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
};

int main()
{
	Library* pLib = new Application();
	pLib->Run();
	delete pLib;
	return 0;
}

用户使用:

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
	}
};

一个细节： 这两个函数写成纯虚函数后，必须在子类中重写才可以实例化子类对象，才可以使用Run函数。

测试代码：

1. 未优化初始代码

   #include 
   
   using namespace std;
   
   class Library {
   
   public:
   	void Step1() {
   		//...
   	}
   
   	void Step3() {
   		//...
   	}
   
   	void Step5() {
   		//...
   	}
   };
   
   class Application {
   public:
       bool Step2() {
           //...
           return true;
       }
   
       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();
       return 0;
   }
   

2. 优化之后：

   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
   };
   
   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;
   }
   

library库

用户自定义方法

方法调用

1. 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。

2. 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。

3. 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

THE END…