Template Method

Motivation

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。

如何在确定稳定操作结构的前提下，来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现？

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。

Example

场景： 某任务包括step1~step5五个步骤，其中程序库开发人员实现了step1、3、5，而step2、4需要依赖应用程序员晚期实现。

结构化软件设计

Library开发人员：（1）开发1、3、5三个步骤。

Application开发人员：（1）开发2、5两个步骤； （2）开发程序主流程。

实际上是由Application调用Library,因为Library开发早于Application,这称为早绑定。

//程序库开发人员
class Library{

public:
    void Step1(){
	//...
    }

    void Step3(){
	//...
    }

    void Step5(){
	//...
    }
};

//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();

}

面向对象软件设计

Library开发人员：（1）开发1、3、5三个步骤；（2）开发程序主流程。

Application开发人员：（1）开发2、5两个步骤；

实际上是由Library调用Application,这称为晚绑定。

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

//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;
}

要点总结

• Template Method模式是一种非常基础性的设计模式，在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制（虚函数的多态性）为很多应用程序框架提供了灵活的扩展点，是代码复用方面的基本实现结构。
• 除了可以灵活应对子步骤的变化外，“不要调用我，让我来调用你”的反向控制结构是Template Method的典型应用。
• 在具体实现方面，被Template Method调用的虚方法可以具有实现，也可以没有任何实现（抽象方法、纯虚方法），但一般推荐将它们设置为protected方法。