23种设计模式(二)组件协作之模板方法

本系列所有文章来自李建忠老师的设计模式笔记，系列如下：
设计模式(一)面向对象设计原则
23种设计模式(二)组件协作之模板方法
23种设计模式(三)组件协作之策略模式
23种设计模式(四)组件协作之观察者模式
23种设计模式(五)单一职责之装饰模式
23种设计模式(六)单一职责之桥模式
23种设计模式(七)对象创建之工厂方法
23种设计模式(八)对象创建之抽象工厂
23种设计模式(九)对象创建之原型模式
23种设计模式(十)对象创建之构建器
23种设计模式(十一)对象性能之单件模式
23种设计模式(十二)对象性能之享元模式
23种设计模式(十三)接口隔离之门面模式
23种设计模式(十四)接口隔离之代理模式
23种设计模式(十五)接口隔离之适配器
23种设计模式(十六)接口隔离之中介者
23种设计模式(十七)状态变化之状态模式
23种设计模式(十八)状态变化之备忘录
23种设计模式(十九)数据结构之组合模式
23种设计模式(二十)数据结构之迭代器
23种设计模式(二十一)数据结构之职责链
23种设计模式(二十二)行为变化之命令模式
23种设计模式(二十三)行为变化之访问器
23种设计模式(二十四)领域规则之解析器

文章目录

Template Method 模式
设计方法一
设计方法二
两种方法对比
模式定义

23种设计模式主要可以分为以下几类：

从目的来看：

创建型（Creational）模式：将对象的部分创建工作延迟到子类或者其他对象，从而应对需求变化为对象创建时具体类型实现引来的冲击。

结构型（Structural）模式：通过类继承或者对象组合获得更灵活的结构，从而应对需求变化为对象的结构带来的冲击。

行为型（Behavioral）模式：通过类继承或者对象组合来划分类与对象间的职责，从而应对需求变化为多个交互的对象带来的冲击。

从范围来看：

类模式处理类与子类的静态关系。
对象模式处理对象间的动态关系。

从封装变化角度对模式分类

面向对象设计模式是“好的面向对象设计”，所谓“好的面向对象设计”指是那些可以满足“应对变化，提高复用”的设计。

现代软件设计的特征是“需求的频繁变化”。设计模式的要点是“寻找变化点，然后在变化点处应用设计模式，从而来更好地应对需求的变化”.“什么时候、什么地点应用设计模式”比“理解设计模式结构本身”更为重要。

不光是写代码，看代码也需要看到代码的变化部分，与不变部分。

设计模式的应用不宜先入为主，一上来就使用设计模式是对设计模式的最大误用。没有一步到位的设计模式。敏捷软件开发实践提倡的“Refactoring to Patterns”(重构设计模式)是目前普遍公认的最好的使用设计模式的方法。

Template Method 模式

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。

设计方法一

先举个例子看一下：

template1_lib.cpp

//程序库开发人员
class Library{public:void Step1(){//...}void Step3(){//...}void Step5(){//...}
};

template1_app.cpp

//应用程序开发人员
class Application{public:bool Step2(){//...}void Step4(){//...}
};int main()
{Library lib();Application app();lib.Step1();if (app.Step2()){lib.Step3();}for (int i = 0; i < 4; i++){app.Step4();}lib.Step5();}

上述的main函数执行的流程常常是不需要更改且是稳定的。

上面是一种做法，接下来看一下第二种做法：

设计方法二

template2_lib.cpp

//程序库开发人员
class Library{public://稳定 template methodvoid 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
};

这里的框架开发人员完全可以把这个主函数的流程给写下来。

template2_app.cpp

//应用程序开发人员
class Application : public Library {protected:virtual bool Step2(){//... 子类重写实现}virtual void Step4() {//... 子类重写实现}
};int main(){Library* pLib=new Application();lib->Run();delete pLib;}
}

Library* pLib=new Application();是一个多态指针，他的声明类型是一个Library，但是实际类型是Application，当它调用虚函数的时候就会按照虚函数的动态绑定规则去调用。

在c++里面写一个基类的话，有一条原则就是应该把这个基类里面的析构函数写成虚的。如果不写成虚的，那么Library* pLib=new Application();这行代码就调用不到子类的析构函数。

两种方法对比

第一种方法是结构化的软件设计流程

结构化软件设计流程

面向对象软件设计流程

这两种设计方法主要的不同之处在于早绑定与晚绑定：

Library一般写地早，Application写地比较晚，当一个写地比较晚的东西调用一个写地比较早的东西，这就是早绑定。这是所有编程语言都比较默认的做法。在面向对象编程里面有一种叫做晚绑定的机制，Library调用Application, 一个早的东西调用一个晚的东西，这就叫做晚绑定。

模式定义

定义一个操作中的算法的骨架(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)一个算法的结构即可重定义(override 重写)该算法的某些特定步骤。

通俗一点来说就是定义一个虚函数，让子类去实现这个虚函数。延迟到子类也就是支持子类变化。