设计模式－模板方法模式(Template Method)

在面向对象系统的分析与设计过程中经常会遇到这样一种情况:对于某一个业务逻辑(算法实现)在不同的对象中有不同的细节实现,但是逻辑(算法)的框架(或通用的应用算法)是相同的。Template 提供了这种情况的一个实现框架。

问题提出

现在假设有一种算法，算法过程分为５个阶段，其中第１　３　５三个阶段由程序库开发人员设计完成，第２　５两个阶段需要由应用程序开发人员根据不同的业务需求进行填充，从而完成完整的算法流程。

解法1.0

程序库开发人员要完成算法的１　３　５三个步骤并提供一个算法的总体框架模板，应用程序开发人员需要实现算法的第２　４两个步骤，并根据程序库开发人员给的模板实现整体的算法。具体代码如下:

// 程序库开发人员 
class Library
{
public:
    void Step1() {
        // ...Step1
    }
    void Step3() {
        // ...Step3
    }
    void Step5() {
        // ...Step5
    }
};

// 应用程序开发人员
class Application
{
public:
    bool Step2() {
        return 1 < 2 ? true : false;
    }
    void Step4() {
        // Step4
    }
};

// 应用程序开发人员
int main()
{
    Library *lib = new Library;
    Application *app = new Application;
    lib->Step1();
    if (app->Step2())
        lib->Step3();
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
        app->Step4();
    lib->Step5();
    delete lib;
    delete app;
    return 0;
}

这种实现方式的缺点是，应用程序开发人员需要了解算法的整体流程，并在每次需要使用算法时都需要额外维护一份代码。如果有使用原生 Windows API 开发窗口程序的经历，编译器自动生成的 WinMain 函数就是这样的实现方式。

解法2.0

程序库开发人员实现了整个算法的外部接口Ｒun()方法，实现了其中的第１　３　５三个步骤，将２　４两个步骤写成纯虚函数，留给应用程序开发人员实现。应用程序开发人员继承 Library 类实现新的类，外部调用时采用多态的方法执行算法。

// 程序库开发人员 
class Library
{
public:
    void Run() {
        Step1();
        if (Step2())
            Step3();
        for (int i = 0; i < 5; ++i)
            Step4();
        Step5();
    }
    virtual ~Library() {

    }
protected:
    void Step1() {
        // ...Step1
    }
    void Step3() {
        // ...Step3
    }
    void Step5() {
        // ...Step5
    }
    virtual bool Step2() = 0;
    virtual void Step4() = 0;
};

// 应用程序开发人员
class Application : public Library
{
public:
    bool Step2() {
        return 1 < 2 ? true : false;
    }
    void Step4() {
        // ...Step4
    }
};

// 应用程序开发人员
int main()
{
    Library* p = new Application;
    p->Run();
    return 0;
}

总结

下面给出 模板方法模式（Template Method）的类图。