C++设计模式：TemplateMethod模式（一）

1、概念定义

定义一个操作中的算法的骨架结构 （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）一个算法的骨架结构即可重定义（override重写）该算法的某些特定步骤
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 ，但是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，来罗应对各种各个子步骤的变化或者晚期实现需求？

2、Demo举例

例如现在存在两个开发人员，一个开发人员负责编写Library库（底层开发），另外一个开发人员编写Application（高层开发）。
最后将Library和Application组合完成一个算法的结构骨架

2.1、结构化软件设计流程

Library中提供step1、step3、step5三个方法
Application中提供step2、step4两个方法
run()一个算法骨架结构，也需要Application人员编写
看起来这个代码很好是一段低耦合的代码，实际上这里存在问题的。
- step1、step3、step5方法完全暴露给了高层开发人员，其他高层开发者也能调用到
- run算法骨架结构实际来说是一个稳定的东西，就这种执行流程，变化主要是在step2、step4中
- 这是一种结构化软件设计流程，是一种早绑定的例子

cpp 复制代码

class Library{
public:
    void step1(){   }

    void step3(){   }

    void step5(){   }
    virtual ~Library(){     }
};


class Application{
public:
    bool step2(){   }
    void step4(){   }
    virtual ~Application(){     }
};

void run()
{
    Library lib;
    Application app;
    lib.step1();
    if(app.step2()){
        lib.step3();
    }
    for(int i = 0;i < 4;i++){
        app.step4();
    }
    lib.step5();
}

2.2、面向对象软件设计流程

首先需要清楚一点：run方法是稳定的（稳定这个词是相对的），这个算法骨架结构的变化没有step2、step4的变化结构快
通过纯虚函数表明Library是一个抽象类，而如果想使用这个抽象类只需要继承然后实现抽象方法即可
- protected将方法隐藏不对外public暴露给无关调用者，只允许子类调用
- 只对外暴露算法骨架结构的调用入口，至于整个执行流程是怎么样的无须Application应用层（高层开发者）关心
- 子类只需要继承实现step2、step4方法，使用时只需要使用多态的动态绑定（晚绑定）来实现
- 这里主要使用了多态的机制，将高层开发者对Library的使用机制释放出来
这种晚绑定主要是通过多态的动态绑定来实现，动态绑定的本质也是一个回调函数的指针

cpp 复制代码

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() override {
        // 子类重写实现
    }

    virtual void step4() override {
        // 子类重写实现
    }
};

int main()
{
    Library *library = new Application();
    library->run();
    return 0;
}

3、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。它应用最简洁的机制（虚函数的多态性）为很多引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
除了可以灵活对应子步骤的变化外，"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调用的虚函数方法可以有实现也可以没有任何实现（纯虚函数），但是一般将它们设置为protected方法