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模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现。模板方法模式使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。
模板方法模式的核心思想
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抽象类 ：模板方法模式的核心是一个抽象类，该类定义了一个模板方法，这个方法包含了算法的骨架。模板方法通常是
final的，以防止子类重写它。 -
具体步骤：抽象类中定义了一系列抽象方法或钩子（hook），这些方法由子类实现，用于完成算法的具体步骤。
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封装不变的部分：模板方法封装了算法的骨架，确保算法结构不变，而具体步骤的实现由子类负责。
模板方法模式的结构
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AbstractClass（抽象类）：定义了一个模板方法，该方法是一个算法的骨架。它包含了一些抽象方法或钩子，由子类实现。
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ConcreteClass（具体类）：继承自抽象类，实现抽象方法或钩子，完成算法的具体步骤。
模板方法模式示例
以下是一个简单的C++示例，展示了如何使用模板方法模式实现一个简单的咖啡制作过程。
#include <iostream>
// 抽象类：定义算法骨架
class CoffeeMaker {
public:
// 模板方法：制作咖啡的流程
void makeCoffee() const {
boilWater();
brewCoffee();
pourInCup();
addCondiments();
}
protected:
// 具体步骤：由子类实现
virtual void brewCoffee() const = 0;
virtual void addCondiments() const = 0;
// 不变的部分：公共步骤
void boilWater() const {
std::cout << "烧水" << std::endl;
}
void pourInCup() const {
std::cout << "倒入杯中" << std::endl;
}
};
// 具体类：实现具体步骤
class SimpleCoffeeMaker : public CoffeeMaker {
protected:
void brewCoffee() const override {
std::cout << "冲泡咖啡" << std::endl;
}
void addCondiments() const override {
std::cout << "添加糖和牛奶" << std::endl;
}
};
class BlackCoffeeMaker : public CoffeeMaker {
protected:
void brewCoffee() const override {
std::cout << "冲泡黑咖啡" << std::endl;
}
void addCondiments() const override {
std::cout << "不添加任何调料" << std::endl;
}
};
int main() {
SimpleCoffeeMaker simpleCoffeeMaker;
std::cout << "制作简单咖啡: " << std::endl;
simpleCoffeeMaker.makeCoffee();
std::cout << std::endl;
BlackCoffeeMaker blackCoffeeMaker;
std::cout << "制作黑咖啡: " << std::endl;
blackCoffeeMaker.makeCoffee();
return 0;
}
输出结果
制作简单咖啡:
烧水
冲泡咖啡
倒入杯中
添加糖和牛奶
制作黑咖啡:
烧水
冲泡黑咖啡
倒入杯中
不添加任何调料
总结
模板方法模式通过定义一个算法的骨架，并允许子类实现其中的具体步骤，实现了代码的复用和扩展。它适用于以下场景：
- 算法的整体步骤稳定，但某些步骤的具体实现需要灵活变化。
- 希望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。
- 需要控制子类的扩展，只允许在特定的点进行扩展。
模板方法模式在实际开发中常用于框架设计，如游戏引擎的关卡加载流程、Web框架的请求处理流程等。通过模板方法模式，框架可以提供一个稳定的算法骨架，而具体的实现细节由使用者来决定。