模板方法模式

目录

模板方法模式的核心思想

模板方法模式的结构

模板方法模式示例

输出结果

总结


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

  • 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。

  • 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

  1. 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。

  2. 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。

复制代码
#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

复制代码
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。

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