【C++设计模式】学习笔记(2):模式分类与模版方法 Template Method

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【C++设计模式】学习笔记(2):模式分类与模版方法 Template Method

模式分类

先从总的设计模式分类开始,慢慢引入单独介绍设计模式中的某一种。

GOF-23 模式分类

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

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重构获得模式 Refactoring to Patterns

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。

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”是目前普遍公认的最好的使用设计模式的方法。

重构关键技法

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“组件协作”模式

现代软件专业分工之后的第一个结果是“框架与应用程序的划分”,“组件协作”模式通过晚期绑定,来实现框架与应用程序之间的松耦合,是二者之间协作时常用的模式。

典型模式

  • Template Method
  • Observer / Event
  • Strategy

组件协作是按照封装变化角度对模式的一种分类。

Template Method 模式

动机(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需求?

结构化软件设计流程

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关键点:程序主流程在application开发人员处

面向对象软件设计流程

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关键点:程序主流程在Library开发人员处

早绑定与晚绑定

早绑定

简单理解:Library中以及实现了各种方法,开发者直接调用其已经写好的函数

在这里插入图片描述 晚绑定

简单理解:library对某些方法并未完全实现(表示为虚函数),子类继承时再实现具体步骤

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模式的定义

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。

结构(Structure)

稳定的函数基类实现,变化的函数在子类中实现(protected方式)

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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