设计模式(14) 模板方法模式

模板方法模式

模板方法模式是面向对象系统中非常朴实的一种模式，体现出面向对象设计中继承和多态的基本特征。在开发应用的过程中，往往会在初期规划一些较粗粒度的算法，而且对参与计算的对象进行抽象，明确算法会使用到哪些方法，每个方法可以提供哪些支持，但此时每个方法本身并没有细化；随着开发过程的展开，我们可能会具体实现每个方法，或者对最初的一些方法进行替换，覆盖上新的内容，这样就在一个相对固定的算法框架下，通过子类（或其他方法）的变化，实现了算法的差异性。

GOF对模板方法模式的描述为：
Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring some steps to subclasses. Template Method let ssubclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm's structure..
— Design Patterns : Elements of Reusable Object-Oriented Software

UML类图：

模板方法模式 UML类图

代码示例：

public abstract class Template
{
    public abstract void Init();
    public abstract void Start();
    public abstract void End();

    public void Process()
    {
        Init();
        Start();
        End();
    }
}

public class ConcreteProcessor1 : Template
{
    public override void End()
    {
        Console.WriteLine("Process1 End");
    }

    public override void Init()
    {
        Console.WriteLine("Process1 Init");
    }

    public override void Start()
    {
        Console.WriteLine("Process1 Start");
    }
}

public class ConcreteProcessor2 : Template
{
    public override void End()
    {
        Console.WriteLine("Process2 End");
    }

    public override void Init()
    {
        Console.WriteLine("Process2 Init");
    }

    public override void Start()
    {
        Console.WriteLine("Process2 Start");
    }        
}

适用场景

• 在实现一个算法时，发现其中有些部分非常易变，或者很容易随着运行环境、后续开发的不同产生而很多变化，此时就按照模板方法模式可以把它们抽象出来，供子类完成。
• 在需要对一系列子类进行约束，要求它们必须实现算法要求的某些方法时，可以采用模板方法模式，便于其他客户程序按照这些方法操作子类。

优点
1、封装不变部分，扩展可变部分。 2、提取公共代码，便于维护。 3、行为由父类控制，子类实现。

• 提高代码复用性，将相同部分的代码放在抽象的父类中 ，而将不同的代码放入不同的子类中
• 提高了扩展性，将不同的代码放入不同的子类中，通过对子类的扩展增加新的行为
• 实现了反向控制，通过一个父类调用其子类的操作，通过对子类的扩展增加新的行为，实现了反向控制，符合“开闭原则”

缺点
每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。

参考书籍：
王翔著 《设计模式——基于C#的工程化实现及扩展》