20.模板模式
设计模式——模板模式
一、基本概念
1. 定义
模板方法（Template Method）模式：定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。它是一种类行为型模式。
模板方法模式是一种行为设计模式， 它在超类中定义了一个算法的框架， 允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤。
2. 优缺点
优点：
- 它封装了不变部分，扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展；
- 它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用；
- 部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。
缺点：
- 对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，间接地增加了系统实现的复杂度；
- 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度；
- 由于继承关系自身的缺点，如果父类添加新的抽象方法，则所有子类都要改一遍。
3. 结构
- 抽象类/抽象模板（Abstract Class）：抽象模板类，负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成：
- 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
- 基本方法：是整个算法中的一个步骤，包含以下几种类型：
- 抽象方法：在抽象类中声明，由具体子类实现。
- 具体方法：在抽象类中已经实现，在具体子类中可以继承或重写它。
- 钩子方法：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。
- 具体子类/具体实现（Concrete Class）：具体实现类，实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤。
classDiagram
class AbstractClass {
<<abstract>>
+templateMethod() void
+specificMethod() void
+abstractMethod1() void
+abstractMethod2() void
}
class ConcreteClass {
+abstractMethod1() void
+abstractMethod2() void
}
AbstractClass <|-- ConcreteClass
note for AbstractClass "templateMethod() 固定算法骨架并依次调用基本方法"
二、代码实现
抽象类
负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成：
#include <iostream>
class AbstractClass {public: virtual ~AbstractClass() = default;
void templateMethod() final { specificMethod(); abstractMethod1(); abstractMethod2(); }
virtual void specificMethod() { std::cout << "抽象类中的具体方法被调用..." << std::endl; }
virtual void abstractMethod1() = 0; virtual void abstractMethod2() = 0;};具体实现类
实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法：
#include <iostream>
class ConcreteClass : public AbstractClass {public: void abstractMethod1() override { std::cout << "抽象方法1被调用..." << std::endl; }
void abstractMethod2() override { std::cout << "抽象方法2被调用..." << std::endl; }};客户类
#include <memory>
int main() { std::unique_ptr<AbstractClass> tm = std::make_unique<ConcreteClass>(); tm->templateMethod(); return 0;}运行结果：
抽象类中的具体方法被调用...抽象方法1被调用...抽象方法2被调用...参考：
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