深入理解设计模式（九）：模板方法模式

模板方法属于行为型设计模式，行为型设计模式主要关注对象之间职责分配和算法的问题。类行为型模式使用继承来分配类之间的职责，模板方法就是个类行为型模式。对象行为型模式使用组合来分配职责。在我们构建软件的过程中大部分时候我们都是在思考实体之间的职责，怎样的职责分配最合理，不至于过重，又不至于过轻，而且又不越权。

一、什么是模板方法模式

模板方法模式在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤的实现延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中某些步骤的具体实现。

看到“设计模式”这四个字我们往往会觉得高深莫测，但是模板方法模式却是一个例外，你要关注的就是一个方法而已。

模板方法模式确实非常简单，仅仅使用继承机制，但是它是一个应用非常广泛的模式。

二、模板方法模式的使用场景

当系统中算法的骨架是固定的时候，而算法的实现可能有很多种的时候，就需要使用模板方法模式。

• 多个子类有共有的方法，并且逻辑基本相同
• 重要、复杂的算法，可以把核心算法设计为模板方法，周边的相关细节功能则由各个子类实现
• 重构时，模板方法是一个经常使用的方法，把相同的代码抽取到父类中，然后通过构造函数约束其行为。

举例：需要做一个报表打印程序，用户规定需要表头，正文，表尾。但是客户的需求会变化，一会希望这样显示表头，一会希望那样显示。 
这时候采用模板方式就合适。

三、模板方法模式的优缺点

优点：

• 封装不变部分，扩展可变部分。把认为不变部分的算法封装到父类中实现，而可变部分的则可以通过继承来继续扩展。
• 提取公共部分代码，便于维护。
• 行为由父类控制，子类实现

缺点：

算法骨架需要改变时需要修改抽象类。

按照设计习惯，抽象类负责声明最抽象、最一般的事物属性和方法，实现类负责完成具体的事务属性和方法，但是模板方式正好相反，子类执行的结果影响了父类的结果，会增加代码阅读的难度。

四、模板方法模式的实现

AbstractClass类---抽象模板类，定义并实现了一个模板方法。
这个模板一般是一个具体方法，它给出了一个顶级逻辑的骨架，而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中，推迟到子类实现。
顶级逻辑也有可以调用具体的方法

abstract class AbstractClass
{
    //一些抽象行为放到子类去实现
    public abstract void PrivateOperation1();
    public abstract void PrivateOperation2();

    //模板方法，给出了逻辑的骨架，而逻辑的组成是一些相应的抽象操作，它们都推迟到子类实现
    public void TemplateMethod()
    {
        PrivateOperation1();
        PrivateOperation2();
        Console.WriteLine("");
    }
}

ConcreteClass类，实现父类所定义的一个或者多个抽象方法。
每一个AbstractClass都可以有任意多个ConcreteClass与之对应，而每一个ConcreteClass都可以给出这些抽象方法的不同实现，从而使得顶级逻辑的实现各不相同。

class ConcreteClassA : AbstractClass
{
    public override void PrivateOperation1()
    {
        Console.WriteLine("具体类A方法1实现");
    }

    public override void PrivateOperation2()
    {
        Console.WriteLine("具体类A方法2实现");
    }
}
class ConcreteClassB : AbstractClass
{
    public override void PrivateOperation1()
    {
        Console.WriteLine("具体类B方法1实现");
    }

    public override void PrivateOperation2()
    {
        Console.WriteLine("具体类B方法2实现");
    }
}

客户端代码

static void Main(string[] args)
{
    AbstractClass c;
    c = new ConcreteClassA();
    c.TemplateMethod();

    c = new ConcreteClassB();
    c.TemplateMethod();

    Console.Read();
}

五、总结

重复=易错+难改，模板方法模式是通过父类建立框架，子类在重写了父类部分方法之后，在调用从父类继承的方法，产生不同的效果，通过修改子类，影响父类行为的结果，模板方法在一些开源框架中应用非常多，它提供了一个抽象类，然后开源框架写了一堆子类，如果需要扩展功能，可以继承此抽象类，然后覆写protected基本方法，然后在调用一个类似TemplateMethod()的模板方法，完成扩展开发。