C++设计模式笔记（03-02) - Template Method_模板方法(下)

参考书籍：《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

参考课程：《C++设计模式》-李建忠

1.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。▷即此模式解决的是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。

2.实例

（1）结构化软件设计流程

解决方法1:

//伪代码,未严格遵循cpp编码标准
//应用程序开发人员
//template1_app.cpp
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();
}

//伪代码,未严格遵循cpp编码标准
//程序库开发人员
//template1_lib.cpp
class Library{

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

    void Step3(){
        //...
    }

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

（2）面向对象软件设计流程

*解决方法2:

//伪代码,未严格遵循cpp编码标准
//应用程序开发人员
//template2_app.cpp
class Application : public Library {
protected:
    virtual bool Step2(){
        //... 子类重写实现
    }

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


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

        delete pLib;
    }
}

//伪代码,未严格遵循cpp编码标准
//程序库开发人员
//template2_lib.cpp
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
};

对比上述两种方式：Library比Application开发的早

结构化软件设计流程

面向对象软件设计流程

站在Library角度来说：“不要调用我，让我来调用你”（反向控制结构）

使用设计模式的前提条件是：既有变化，又有稳定点
- 如果没有稳定点，设计模式没有任何作用
- 反之，当所有东西都是稳定的时候，我们就没有必要使用设计模式，设计模式就没有任何意义了
设计模式最大的作用是在稳定和变化中寻找隔离点，然后来分离它们，从而来管理变化，把变化像小兔子一样关在笼子里，让它在笼子中跳，而不是放出来污染（影响）整个房子

3.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。 ——《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

4.结构(Structure)

5.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。