行为型设计模式之模板模式

概述

模板方法模式(template method pattern)原始定义是：在操作中定义算法的框架，将一些步骤推迟到子类中。模板方法让子类在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。

模板方法中的算法可以理解为广义上的业务逻辑,并不是特指某一个实际的算法.定义中所说的算法的框架就是模板, 包含算法框架的方法就是模板方法。

模板方法模式是一种基于继承的代码复用技术,它是一种类行为模式. 模板方法模式其结构中只存在父类与子类之间的继承关系.

模板方法的作用主要是提高程序的复用性和扩展性:

• 复用指的是,所有的子类可以复用父类中提供的模板方法代码
• 扩展指的是,框架通过模板模式提供功能扩展点,让框架用户可以在不修改框架源码的情况下,基于扩展点定制化框架的功能.

原理

模板方法模式的定位很清楚，就是为了解决算法框架这类特定的问题，同时明确表示需要使用继承的结构。

结构图

实现

先看下父类，如下：

class ZooShow {
public:
private:
protected:
    virtual bool Show0(){
        cout << "show0" << endl;
        return true;
    }
    virtual void Show2(){
        cout << "show2" << endl;
    }
    virtual void Show1() {
    }
    virtual void Show3() {
    }
};

再看看几个子类，如下：

class ZooShowEx1 : public ZooShow {
protected:
    virtual bool Show0(){
        cout << "show1" << endl;
        return true;
    }
    virtual void Show2(){
        cout << "show3" << endl;
    }
};
class ZooShowEx2 : public ZooShow {
protected:
    virtual void Show1(){
        cout << "show1" << endl;
    }
    virtual void Show2(){
        cout << "show3" << endl;
    }
};
class ZooShowEx3 : public ZooShow {
protected:
    virtual void Show1(){
        cout << "show1" << endl;
    }
    virtual void Show3(){
        cout << "show3" << endl;
    }
    virtual void Show4() {
        //
    }
};

这么看，是不是很清晰了。

小结

优点：

• 在父类中形式化的定义一个算法,而由它的子类来实现细节处理,在子类实现详细的处理代码时,并不会改变父类算法中步骤的执行顺序.
  
• 模板方法可以实现一种反向的控制结构,通过子类覆盖父类的钩子方法,来决定某一个特定步骤是否需要执行
  
• 在模板方法模式中可以通过子类来覆盖父类的基本方法,不同的子类可以提供基本方法的不同实现,更换和增加新的子类很方便,符合单一职责原则和开闭原则.
  

缺点：

• 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。
• 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。

模板方法模式的使用场景一般有：

• 多个类有相同的方法并且逻辑可以共用时；
• 将通用的算法或固定流程设计为模板，在每一个具体的子类中再继续优化算法步骤或流程步骤时；
• 重构超长代码时，发现某一个经常使用的公有方法。

好了，看下这些，应该很清晰了。知道了优缺点，也就知道了我们什么时候怎么用模模板模式。部分内容来自于零声，有兴趣，可以学习学习。