设计模式之模板方法模式

一. 模式概述

      模板方法(Template Method)模式是一种非常简单而又经常使用的设计模式.先创建一个父类,把其中的一个或多个方法留给子类去实现,这实际上就是在使用模板模式.所谓的模板模式可以这样来理解:"在一个类中定义一个算法,但将此算法的某些细节留到子类中去实现.换句话说,基类是一个抽象类,那么你就是在使用一种简单形式的模板模式."

      更近一步可以这样来理解:"准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法的形式实现,然后申明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑.不同的子类可以以不同的方法实现这些抽象方法,从而对剩余的逻辑有不同的实现."

 

     

准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造子的形式实现，然后声明一些抽象方法迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。

     模板方法的核心是基于继承的代码复用的基本技术，模板方法模式结果和用法也是面向对象设计的核心。 模板方法模式需要开发抽象类和具体子类的设计师之间的协作。一个设计师负责给出一个算法的轮廓和骨架，另一个设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。代表这些具体逻辑步骤的方法叫做基本方法；而将这些基本方法总汇起来的方法叫做模板方法。

    模板方法代表的行为成为顶级行为，其逻辑称为顶级逻辑。

      二. 模式意图

 

      将一个类的基本部分抽取出来放到一个基类中,这样它就不必重复出现在几个派生类里.

 

三. 模式UML图(下图转自http://www.dofactory.com/)

                            
四. 模式结构与参与者

     抽象模板角色 

       1. 定义了一个或多个抽象操作,以便让子类实现.这些抽象操作叫做基本操作，它们是一个顶级逻辑的组成步骤。

       2. 定义并实现了一个模板方法。这个模板方法一般是由一个具体方法，它给出了一个顶级逻辑的骨架。而逻辑 

        组成步骤在相应的抽象操作中，推迟到子类实现。顶级逻辑有可能要调用一些具体方法。

    具体模板角色:

        1. 实现父类所定义的一个或多个抽象方法。他们是一个顶级逻辑的组成步骤。

        2. 每一个抽象模板角色都可以有任意多个具体模板角色与之对应。

      3.每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法（也就是顶级逻辑的组成步骤）的不同实现，从而使得顶级逻

        辑的实现各不相同。

五. 模式中的方法种类

    1. 抽象模板角色里提供完整的方法,它完成了所有派生类都要用到的一些基本功能.

    2. 抽象模板角色里只提供空方法,把功能全部留给派生类去实现.

    3. 抽象模板角色里只包含某些操作的默认实现,派生类里可以重新定义这些方法的实现.

    4. 抽象模板角色里模板方法,他是一个调用抽象方法,钩子方法以及具体方法的各种组合.

 

六. 造电脑的示例

      首先来看一张图片:

                       

      不用我说,大家都知道,一台电脑(参考上图)的基本组成部分包括的硬件主要有CUP,主板,硬盘,显卡以及内存等.OK,现在的需求就是要去造一台电脑,可计算机生产商有没给我们提供生产电脑的方法(MackPC)呢?没有吧,那么我们自己来定义一个总可以吧(听起好象有点夸张,呵呵,怎么生产电脑的方法也可以自己定义了,那不是自己就可以生产电脑了,可不是呢,这里只是定义了一个生产电脑的程序方法罢).OK,Go!

 

 1namespace DesignPattern.TemplateMethod.Computer
 2{
 3    /// <summary>
 4    /// 抽象模板角色
 5    /// 定义了一个或多个抽象操作，以便让子类实现。
 6    /// 定义并实现了一个模板方法。
 7    /// </summary>
 8    public abstract class Template
 9    {
10        protected String pcType;
11        public Template(String pcType)
12        {
13            this.pcType = pcType;
14        }
15
16        //留给子类去实现（抽象操作）
17        protected abstract void MakeCUP(String pcType);
18        protected abstract void MakeMainBorad(String pcType);
19        protected abstract void MakeHD(String pcType);
20
21        private  void MakeOver(String pcType) 
22        {
23           Console.WriteLine(pcType + "造好了！");
24        }
25    
26        /// <summary>
27        /// 模板方法
28        /// </summary>
29        public  void MakePC()
30        {
31            MakeCUP(pcType);
32            MakeMainBorad(pcType);
33            MakeHD(pcType);
34
35            MakeOver(pcType);
36        }
37    }
38}

 

     在上面的抽象模板角色(Template)里,分别定义了生产CPU(MakeCPU),生产主板(MakeMainBorad)以及生产硬盘(MakeHD)的抽象操作(实际中电脑并不只有这三个组成部分,这里为了更简单的演示,故只取了这三个主要组成部分作为示例).在这里,MakePC方法则作为模板方法.

 

 1namespace DesignPattern.TemplateMethod.Computer
 2{
 3    /// <summary>
 4    ///  具体模板角色
 5    ///  实现父类所定义的一个或多个抽象方法。
 6    ///  每一个抽象模板角色都可以有任意多个具体模板角色与之对应，而每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法的不同实现。
 7    /// </summary>
 8    public class NotePc : Template
 9    {
10        public NotePc(string pcType)
11            : base(pcType)
12        { }
13
14        protected override void MakeCUP(string pcType)
15        {
16            Console.WriteLine(pcType + "的CPU造好了");
17        }
18
19        protected override void MakeMainBorad(string pcType)
20        {
21            Console.WriteLine(pcType + "的硬盘造好了");
22        }
23
24        protected override void MakeHD(string pcType)
25        {
26            Console.WriteLine(pcType + "的主板造好了");
27        }
28    }
29}

     NotePC作为模式参与者中的具体模板角色,实现了抽象模板角色(Template)里的抽象方法.

    

      OK,到这里抽象模板(Template)和具体模板(NotePC)都已经准备好了.可说是"万事具备,只欠命令"了,那么,现在就对模板下放一命令,让其制造一"笔记本"电脑出来.

 1namespace DesignPattern.TemplateMethod.Computer
 2{
 3    /// <summary>
 4    /// 简单的造笔记本模板

 5    class Client
 6    {
 7        public static void Main1(string[] args)
 8        {
 9            Template t = new NotePc("笔记本");
10            t.MakePC();
11        }
12    }
13}

 

程序运行结果如下:

 

        

 

七. 典型的模板方法应用

   1. HttpServlet技术

       HttpServlet类提供了一个service()方法.这个方法调用了一个或是多个do方法,完成对客户端发起的请求的处理,这些do方法则是由具体的HttpServlet类提供的.那么这里的service()方法就是一个模板方法.

 

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