设计模式与软考试题之模板方法模式

2008年下半年软件设计师考试下午试题最后一题考查模板方法模式，原题如下：

【全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试 2008年下半年软件设计师下午试卷】

注：当年试题五、试题六和试题七三选一，试题六为C++版，试题七为Java版。

试题六

阅读以下说明和 C++代码，将应填入（n）处的字句写在答题纸的对应栏内。

【说明】

已知某类库开发商提供了一套类库，类库中定义了Application类和Document类，它们之间的关系如图6-1所示，其中，Application类表示应用程序自身，而Document类则表示应用程序打开的文档。Application类负责打开一个已有的以外部形式存储的文档，如一个文件，一旦从该文件中读出信息后，它就由一个Document对象表示。

图6-1 Application与Document关系图

当开发一个具体的应用程序时，开发者需要分别创建自己的Application和Document子类，例如图6-1中的类MyApplication和类MyDocument，并分别实现Application和Document类中的某些方法。

已知Application类中的openDocument方法采用了模板方法(Template Method)设计模式，该方法定义了打开文档的每一个步骤，如下所示：

1. 首先检查文档是否能够被打开，若不能打开，则给出出错信息并返回；

2. 创建文档对象；

3. 通过文档对象打开文档；

4. 通过文档对象读取文档信息；

5. 将文档对象加入到Application的文档对象集合中。

【C++代码】

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

class Document{
public:
     void save() { /*存储文档数据，此处代码省略*/ }
    void open(string docName) { /* 打开文档，此处代码省略 */ }
    void close() { /* 关闭文档，此处代码省略*/ }
    virtual void read(string docName) = 0;
};

class Appplication{
private:
    vector < （1） > docs;   /*文档对象集合*/
public:
     bool canOpenDocument(string docName) {
      /*判断是否可以打开指定文档，返回真值时表示可以打开，
      返回假值表示不可打开，此处代码省略*/
     }
     void addDocument(Document * aDocument){
      /*将文档对象添加到文档对象集合中*/
     docs.push_back(（2） );
   }
     virtual Document * doCreateDocument() = 0; /*创建一个文档对象*/
     void openDocument(string docName){ /*打开文档*/
      if (（3） ){
       cout << "文档无法打开！" << endl;
       return;
      }
     （4） adoc = （5） ;
     （6） ;
     （7） ;
     （8） ;
}
};

试题七

阅读以下说明以及Java程序，将应填入（n）处的字句写在答题纸的对应栏内。

【说明】

已知某类库开发商提供了一套类库，类库中定义了Application类和Document类，它们之间的关系如图7-1所示，其中，Application类表示应用程序自身，而Document类则表示应用程序打开的文档。Application类负责打开一个已有的以外部形式存储的文档，如一个文件，一旦从该文件中读出信息后，它就由一个Document对象表示。

图7-1 Application与Document关系图

当开发一个具体的应用程序时，开发者需要分别创建自己的Application和Document子类，例如图7-1中的类MyApplication和类MyDocument，并分别实现Application和Document类中的某些方法。

已知Application类中的openDocument方法采用了模板方法(Template Method)设计模式，该方法定义了打开文档的每一个步骤，如下所示：

1. 首先检查文档是否能够被打开，若不能打开，则给出出错信息并返回；

2. 创建文档对象；

3. 通过文档对象打开文档；

4. 通过文档对象读取文档信息；

5. 将文档对象加入到Application的文档对象集合中。

【Java代码】

abstract class Document {

public void save() { /* 存储文档数据，此处代码省略 */}

public void open(String docName) { /*打开文档，此处代码省略 */}

public void close() { /* 关闭文档，此处代码省略 */}

public abstract void read(String docName);

}

abstract class Application {

private Vector<（1）> docs; /*文档对象集合*/

public boolean canOpenDocument(String docName){

/*判断是否可以打开指定文档，返回真值时表示可以打开，

返回假值表示不可打开，此处代码省略*/

}

public void addDocument(Document aDocument){

/*将文档对象添加到文档对象集合中*/

docs.add(（2）);

}

public abstract Document doCreateDocument(); /*创建一个文档对象*/

public void openDocument(String docName) { /*打开文档*/

if(（3） ) {

System.out.println("文档无法打开！");

return;

}

（4）adoc = （5）;

（6）;

（7）;

（8）;

}

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

分析与解答：

本题是模板方法模式的一个应用实例，相对于只有抽象父类和具体子类的模板方法模式的简单结构而言，本题适当增加了难度，引入了一个外部继承等级结构(Document和MyDocument)用来实现更复杂的文件操作（实质上是与工厂方法模式联用，）。在本题中，由于在Application类中包含了模板方法openDocument()，因此Application类充当抽象父类，其子类MyApplication充当具体子类。

下面我们分析一下Application类中的几个方法：

(1) canOpenDocument()和addDocument()方法是具体方法；

(2) doCreateDocument()方法是抽象方法；

(3) openDocument()方法是模板方法，在openDocument()方法中定义了其他方法的执行顺序。

不难发现，在一个Application中可以包含多个Document对象，在程序中使用一个vector(Vector)类型的集合对象docs来存储一系列文档对象，因此第(1)空答案为：Document*(C++)或Document(Java)。根据代码注释，addDocument()方法用于将一个文档对象添加到文档对象集合（向量docs）中，在该方法内部将调用向量对象docs的相应方法将文档增加到其中，因此，第(2)空为addDocument()方法中所传入的参数aDocument。

从第(3)空开始，本题重点考查模板方法openDocument()的设计与实现，根据题意，该方法包含五个步骤，首先检查文档是否能够被打开，而canOpenDocument()方法正用于此用途，返回真值表示可以打开，否则不能打开，而只有在打开文件之后才能执行文档读取等操作，如果不能打开则提示错误信息并结束方法的执行，因此第(3)空应为当canOpenDocument()为假值的条件判断，即!canOpenDocument(docName)。如果文件能够打开，则继续执行后续步骤，先创建一个文档对象，类型为Document*(C++)或Document(Java)【第(4)空】，根据题意，Document类型的文档对象不需要直接通过实例化来创建，可以通过doCreateDocument()方法来创建，不同的Application的子类有不同的创建方法，可以创建不同类型的Document的子类的对象，从这一点来看，此题还隐含应用了一个工厂方法模式，Document充当抽象产品，MyDocument充当具体产品，Application充当抽象工厂，MyApplication充当具体工厂，doCreateDocument()方法即为工厂方法，因此第(5)空为doCreateDocument()。

在创建好文档对象之后，需要通过文档对象adoc打开文档并读取文档信息，因此第(6)空为调用文档对象adoc的open()方法打开文档，第(7)空为调用文档对象adoc的read()方法读取文档信息。最后需要将文档对象adoc加入到Application的文档对象集合中，因此第(8)空将调用addDocument()方法将adoc增加到集合中，当然直接调用docs的方法来实现增加操作也未尚不可。（个人觉得第(8)空并不严谨，）

推荐：深入学习模板方法模式

参考答案：

【试题六】

(1) Document*

(2) aDocument

(3) !canOpenDocument(docName)

(4) Document*

(5) doCreateDocument()

(6) adoc->open(docName)

(7) adoc->read(docName)

(8) addDocument(adoc)或docs.push_back(adoc)

【试题七】

(1) Document

(2) aDocument

(3) !canOpenDocument(docName)

(4) Document

(5) doCreateDocument()

(6) adoc.open(docName)

(7) adoc.read(docName)

(8) addDocument(adoc)或docs.add(adoc)

【作者：刘伟 http://blog.csdn.net/lovelion】

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