设计模式-模板方法模式

定义

模板方法模式是一种行为型设计模式,它定义了一个算法的步骤,并允许子类别为一个或多个步骤提供其实践方式。这种模式允许子类在不改变算法结构的情况下,重新定义算法的特定步骤。

模板方法模式的结构包括抽象类和具体子类。抽象类负责给出算法的轮廓和骨架,它由一个模板方法和若干个基本方法构成。模板方法定义了一套算法的骨架,按某种顺序调用其包含的基本方法。这些基本方法可以由子类进行不同的实现。

使用模板方法模式需要注意抽象类与具体子类之间的协作,以及虚函数的多态性和反向控制技术。通过合理地设计抽象类和具体子类,我们可以实现算法的灵活性和可扩展性。

实现举例

c++ 复制代码
#include <iostream>

// 抽象类定义算法的骨架
class AbstractClass {
public:
    virtual void templateMethod() = 0;
    virtual void method1() = 0;
    virtual void method2() = 0;
};

// 具体子类实现算法的各个步骤
class ConcreteClass1 : public AbstractClass {
public:
    void templateMethod() override {
        method1();
        method2();
    }
    void method1() override {
        std::cout << "ConcreteClass1 method1" << std::endl;
    }
    void method2() override {
        std::cout << "ConcreteClass1 method2" << std::endl;
    }
};

// 另一个具体子类实现算法的各个步骤
class ConcreteClass2 : public AbstractClass {
public:
    void templateMethod() override {
        method1();
        method2();
    }
    void method1() override {
        std::cout << "ConcreteClass2 method1" << std::endl;
    }
    void method2() override {
        std::cout << "ConcreteClass2 method2" << std::endl;
    }
};

int main() {
    AbstractClass* obj1 = new ConcreteClass1();
    obj1->templateMethod(); // 输出:ConcreteClass1 method1 ConcreteClass1 method2
    delete obj1;

    AbstractClass* obj2 = new ConcreteClass2();
    obj2->templateMethod(); // 输出:ConcreteClass2 method1 ConcreteClass2 method2
    delete obj2;

    return 0;
}

总结

模板方法模式的特性主要包括:

  1. 封装不变部分:模板方法模式通过把不变的行为搬移到抽象类,去除子类中的重复代码。
  2. 定义算法的骨架:模板方法模式在抽象类中定义了算法的骨架,即模板方法。这个模板方法通常包含一个或多个基本方法,这些基本方法可以由子类来实现。
  3. 可扩展性:模板方法模式允许子类在不改变算法结构的情况下,重新定义算法的特定步骤。这种可扩展性使得我们可以根据需要添加新的行为,符合"开闭原则"。
  4. 反向控制结构:模板方法模式通过一个父类调用其子类的操作,而不是相反的子类调用父类,这种反向的控制结构有时被称为"好莱坞法则",即"别找我们,我们找你"。
  5. 代码复用:模板方法模式是一种代码复用的基本技术,它在类库中尤为重要,可以提取类库中的公共行为。
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