設計模式學習筆記（十六）——Template Method模闆方法模式

設計模式學習筆記（十六）——Template Method模闆方法模式

       今天開始學習設計模式中的第三個類型——行為型模式。

行為模式：

行為型模式涉及到算法和對象間職責的配置設定。将注意力從控制流轉移到對象間的聯系方式上來。

       行為模式分為：行為類模式和行為對象模式。行為類模式使用繼承機制在類間分派行為；行為對象模式使用對象複合而不是繼承。

Template Method模闆方法模式

       Template Method模闆方法模式介紹：

       Template Method模闆方法模式是一種行為型模式，具體點說是行為類型模式。主要解決在軟體建構過程中，對于某一項任務，常常有穩定的整體操作結構，但各個子步驟卻有很多改變的需求，或者由于固有的原因而無法和任務的整體結構同時實作。

       GoF《設計模式》中說道：定義一個操作中的算法的骨架，而将一些步驟延遲到子類中。Template Method使得子類可以不改變一個算法的結構即可重定義該算法的某些特定步驟

       Template Method模式的結構

       定義場景

       單看結構不好了解，我們來結合程式進行分析。現在定義一個場景：我想大家都玩過極品飛車（我相當喜歡）。遊戲中有很多的汽車，但是從操作角度看大同小異。無非是起步（StartUp）、行駛（Run）、停車（Stop）等等行為。汽車行駛的動作之間可能存在着差異，例如：手動檔和自動檔，但是接口是一樣的，換句話說，基本都是這幾個動作。結合Template Method模式講就是在這個程式中，結構（對汽車的操作）是穩定的，但是變化在于各個子步驟（操作行為的具體實作）。

       程式實作與結構分析

       首先我們需要一個汽車的抽象類（結構圖中的AbstractClass）

       public abstract class AbstractCar

    {

        protected abstract string StartUp();

        protected abstract string Run();

        protected abstract string Stop();

        public void DriveOnTheRoad()

        {

            Console.WriteLine(StartUp());

            Console.WriteLine(Run());

            Console.WriteLine(Stop());

        }

}

在這段代碼中，抽象方法StartUp、Run、Stop叫做primitive operation（原語操作），它們是在子類中的擴充點，例如我們要編寫一輛BORA的實作，在他繼承AbstractCar後，可以在這幾個primitive operation上進行自己個步驟的實作。

AbstractCar中的DriveOnTheRoad方法叫做template method（模闆方法），template method用primitive operation定義一個算法，是相對穩定的部分。（子類中重新定義primitive operation）。

    然後我們要實作一輛BORA汽車（結構圖中的ConcreteClass）

    public class BORA : AbstractCar

    {

        protected override string StartUp()

        {

            return "BORA is StartUp";

        }

        protected override string Run()

        {

            return "BORA is Running";

        }

        protected override string Stop()

        {

            return "BORA is Stoped";

        }

}

接下來我們進行客戶程式的實作

class Program

    {

        static void Main (string[] args)

        {

            ClientApp.Drive(new BORA());

            Console.Read();

        }

}

public class ClientApp

    {

        public static void Drive(AbstractCar car)

        {

            car.DriveOnTheRoad();

        }

}

運作結果如下：

BORA is StartUp

BORA is Running

BORA is Stoped

Template Method要點

1、  Template Method模式是一種非常基礎性的設計模式，在面向對象系統中有着大量的應用。它用最簡潔的機制（虛函數的多态性）為了很多應用程式架構提供了靈活的擴充點，是代碼複用方面的基本實作結構。

2、  除了可以靈活應對子步驟的變化外，“Don't call me.Let me Call you”的反向控制結構是Template Method的典型應用。“Don’t call me.Let me Call you”是指一個父類調用一個子類的操作，而不是相反。

3、  在具體實作方面，被Template Method調用的虛方法可以具有實作，也可以沒有任何實作（抽象方法、純虛方法），但一般推薦将它們設定為protected方法。可以沒有具體實作的方法應該稱為hook operation（鈎子操作），提供了預設的行為，子類可以在必要時進行擴充。

4、  盡量減少primitive operation，因為需要重新定義的操作越多，客戶程式就越長