C++設(shè)計模式編程中Template Method模板方法模式的運用
準(zhǔn)備一個抽象類,將部分邏輯以具體方法以及具體構(gòu)造子的形式實現(xiàn),然后聲明一些抽象方法來迫使子類實現(xiàn)剩余的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實現(xiàn)這些抽象方法,從而對剩余的邏輯有不同的實現(xiàn)。這就是模版方法模式的用意。
很多人可能沒有想到,模版方法模式實際上是所有模式中最為常見的幾個模式之一,而且很多人可能使用過模版方法模式而沒有意識到自己已經(jīng)使用了這個模式。模版方法模式是基于繼承的代碼復(fù)用的基本技術(shù),模版方法模式的結(jié)構(gòu)和用法也是面向?qū)ο笤O(shè)計的核心。
模版方法模式需要開發(fā)抽象類和具體子類的設(shè)計師之間的協(xié)作。一個設(shè)計師負(fù)責(zé)給出一個算法的輪廓和骨架,另一些設(shè)計師則負(fù)責(zé)給出這個算法的各個邏輯步驟。代表這些具體邏輯步驟的方法稱做基本方法(primitive method);而將這些基本法方法總匯起來的方法叫做模版方法(template method),這個設(shè)計模式的名字就是從此而來。
模版方法模式中的方法
模版方法中的方法可以分為兩大類:模版方法(Template Method)和基本方法(Primitive Method)。
模版方法
一個模版方法是定義在抽象類中的,把基本操作方法組合在一起形成一個總算法或一個總行為的方法。這個模版方法一般會在抽象類中定義,并由子類不加以修改地完全繼承下來。
基本方法
基本方法又可以分為三種:抽象方法(Abstract Method)、具體方法(Concrete Method)和鉤子方法(Hook Method)。
- 抽象方法:一個抽象方法由抽象類聲明,由具體子類實現(xiàn)。在C#語言里一個抽象方法以abstract關(guān)鍵字標(biāo)示出來。
- 具體方法:一個具體方法由抽象類聲明并實現(xiàn),而子類并不實現(xiàn)或置換。在C#語言里面,一個具體方法沒有abstract關(guān)鍵字。
- 鉤子方法:一個鉤子方法由抽象類聲明并實現(xiàn),而子類會加以擴展。通常抽象類給出的實現(xiàn)是一個空實現(xiàn),作為方法的默認(rèn)實現(xiàn)。(Visual FoxPro中項目向?qū)Ы⒌捻椖繒褂靡粋€AppHook類實現(xiàn)監(jiān)視項目成員變化,調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工作。)鉤子方法的名字通常以do開始。
模板方法模式的實現(xiàn)
完整代碼示例(code):模板方法模式的實現(xiàn)很簡單,這里為了方便初學(xué)者的學(xué)習(xí)和參考,將給出完整的實現(xiàn)代碼(所有代碼采用 C++實現(xiàn),并在 VC 6.0 下測試運行)。
代碼片斷 1:Template.h
//Template.h #ifndef _TEMPLATE_H_ #define _TEMPLATE_H_ class AbstractClass{ public: virtual ~AbstractClass(); void TemplateMethod(); protected: virtual void PrimitiveOperation1() = 0; virtual void PrimitiveOperation2() = 0; AbstractClass(); private: }; class ConcreteClass1:public AbstractClass{ public: ConcreteClass1(); ~ConcreteClass1(); protected: void PrimitiveOperation1(); void PrimitiveOperation2(); private: }; class ConcreteClass2:public AbstractClass{ public: ConcreteClass2(); ~ConcreteClass2(); protected: void PrimitiveOperation1(); void PrimitiveOperation2(); private: }; #endif //~_TEMPLATE_H_
代碼片斷 2:Template.cpp
#include "Template.h" #include <iostream> using namespace std; AbstractClass::AbstractClass(){ } AbstractClass::~AbstractClass(){ } void AbstractClass::TemplateMethod(){ this->PrimitiveOperation1(); this->PrimitiveOperation2(); } ConcreteClass1::ConcreteClass1(){ } ConcreteClass1::~ConcreteClass1(){ } void ConcreteClass1::PrimitiveOperation1(){ cout<<"ConcreteClass1...PrimitiveOperat ion1"<<endl; } void ConcreteClass1::PrimitiveOperation2(){ cout<<"ConcreteClass1...PrimitiveOperat ion2"<<endl; } ConcreteClass2::ConcreteClass2(){ } ConcreteClass2::~ConcreteClass2(){ } void ConcreteClass2::PrimitiveOperation1(){ cout<<"ConcreteClass2...PrimitiveOperat ion1"<<endl; } void ConcreteClass2::PrimitiveOperation2(){ cout<<"ConcreteClass2...PrimitiveOperat ion2"<<endl; }
代碼片斷 3:main.cpp
#include "Template.h" #include <iostream> using namespace std; int main(int argc,char* argv[]){ AbstractClass* p1 = new ConcreteClass1(); AbstractClass* p2 = new ConcreteClass2(); p1->TemplateMethod(); p2->TemplateMethod(); return 0; }
代碼說明:由于模板方法模式的實現(xiàn)代碼很簡單,因此解釋是多余的。其關(guān)鍵是將通用算法(邏輯)封裝起來,而將算法細(xì)節(jié)讓子類實現(xiàn)(多態(tài))。
唯一注意的是我們將原語操作(細(xì)節(jié)算法)定義未保護(hù)(Protected)成員,只供模板方法調(diào)用(子類可以)。
適用場景
一次性實現(xiàn)一個算法的不變的部分,并將可變的行為留給子類來實現(xiàn)。
各子類中公共的行為應(yīng)被提取出來并集中到一個公共父類中以避免代碼重復(fù)。這是O p d y k e 和J o h n s o n 所描述過的“重分解以一般化”的一個很好的例子[ O J 9 3 ]。首先識別現(xiàn)有代碼中的不同之處,并且將不同之處分離為新的操作。最后,用一個調(diào)用這些新的操作的模板方法來替換這些不同的代碼。
控制子類擴展。模板方法只在特定點調(diào)用“h o o k ”操作(參見效果一節(jié)),這樣就只允許在這些點進(jìn)行擴展。
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