设计模式之模板方法模式（Template Method）

   在面向对象系统的分析与设计过程中经常会遇到这样一种情况：对于某一个业务逻辑（算法实现）在不同的对象中有不同的细节实现，但是逻辑（算法）的框架（或通用的应用算法）是相同的。Template Method提供了这种情况的一个实现框架。

   Template Method模式是采用继承的方式实现这一点：将逻辑（算法）框架放在抽象基类中，并定义好细节的接口，子类中实现细节。

 

   Strategy模式解决的是和Template Method模式类似的问题，但是Strategy模式是将逻辑（算法）封装到一个类中，并采取组合（委托）的方式解决这个问题。

 

   解决这个问题可以采取两种模式来解决，一是Template模式，二是Strategy模式。本文给出的是Template Method模式。一个通用的Template Method模式的结构图为：

  

 图2-1：Template模式结构图  

   Template Method模式实际上就是利用面向对象中多态的概念实现算法实现细节和高层接口的松耦合。可以看到Template Method模式采取的是继承方式实现这一点的，由于继承是一种强约束性的条件，因此也给Template Method模式带来一些许多不方便的地方。

/**//// <summary>
    /// Benchmark
    /// </summary>
    public abstract class AbstractClass
    {
        public void TemplateMethod()
        {
            this.Primitive1();
            this.Primitive2();
        }

        protected abstract void Primitive1();

        protected abstract void Primitive2();


    }

    public class ConcreteClass1 : AbstractClass
    {
        public ConcreteClass1()
        {
        }

        protected override void Primitive1()
        {
            Console.WriteLine("ConcreteClass1µÄOperation1");
        }
        protected override void Primitive2()
        {
            Console.WriteLine("ConcreteClass1µÄOperation2");
        }

    }

    public class ConcreteClass2 : AbstractClass
    {
        public ConcreteClass2()
        {
        }

        protected override void Primitive1()
        {
            Console.WriteLine("ConcreteClass2µÄOperation1");
        }

        protected override void Primitive2()
        {
            Console.WriteLine("ConcreteClass2µÄOperation2");

        }
    }

/**//// <summary>
    /// Class1
    /// </summary>
    class Class1
    {
        /**//// <summary>
        ///
        /// </summary>
        [STAThread]
        static void Main(string[] args)
        {
            //
            // TODO:
            //
            AbstractClass tmp1 = new ConcreteClass1();
            tmp1.TemplateMethod();

            tmp1 = new ConcreteClass2();
            tmp1.TemplateMethod();

            Console.Read();
        }
    }

 

   Template Method模式的实现关键是将通用算法（逻辑）封装起来，而将算法细节让子类实现（多态）。唯一注意的是我们将原语操作（细节算法）定义为受保护（Protected）成员，对外部只提供模板方法供调用。

 

   Template模式是很简单模式，但是也应用很广的模式。Template Method是采用继承的方式实现算法的异构，其关键点就是将通用算法封装在抽象基类中，并将不同的算法细节放到子类中实现。

 

   Template Method模式获得一种反向控制结构效果，这也是面向对象系统的分析和设计中一个原则----DIP（依赖倒置：Dependency Inversion Principles）。其含义就是父类调用子类的操作（高层模块调用低层模块的操作），低层模块实现高层模块声明的接口。这样控制权在父类（高层模块），低层模块反而要依赖高层模块。

   继承的强制性约束关系也让Template Method模式有不足的地方，我们可以看到对于各个ConcreteClass类中的实现的原语方法Primitive ()，是不能被别的类复用的。假设我们要创建一个AbstractClass的变体AnotherAbstractClass，并且两者只是通用算法不一样，其原语操作想复用AbstractClass的子类的实现。但是这是不可能实现的，因为ConcreteClass继承自AbstractClass，也就继承了AbstractClass的通用算法，AnotherAbstractClass是复用不了ConcreteClass的实现，因为后者不是继承自前者。

   Template Method模式暴露的问题也正是继承所固有的问题，Strategy模式则通过组合（委托）来达到和Template Method模式类似的效果，其代价就是空间和时间上的代价。