“组件协作”模式
- 现代软件专业分工之后的第一个结果是“框架与应用程序的划分”。“组件协作”模式通过晚期绑定，实现框架与应用程序之间的松耦合，是二者之间协作时常用的模式。
- 典型模式，以下模式在“组件协作”这一层面体现更明显
- 模板方法模式 Template Method
- 观察者模式 Observer / Event
- 策略模式 Strategy
模板方法模式
动机
- 在软件构建过程中，对于某一项任务，它常常有稳定的整体操作结构，但各个子步骤却有很多改变的需求，或者由于固有的原因（比如框架与应用之间的关系）子步骤无法和任务的整体结构同时实现。
- 如何在确定稳定操作结构的前提下，来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现需求？
- 结构化软件设计思维流程
// templateLib.cpp 程序库开发人员
class Library
{
public:
void Step1()
{
...
}
void Step3()
{
...
}
void Step5()
{
...
}
};
// templateApplication.cpp 应用程序开发人员
class Application
{
public:
bool Step2()
{
...
}
void Step4()
{
...
}
};
// main.cpp 应用程序开发人员
int main()
{
Library lib();
Application app();
// 应用程序开发人员编写主流程
lib.Step1()
if(app.Step2())
{
lib.Step3()
}
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
app.Step4();
}
lib.Step(5);
}
- 面向对象软件设计思维流程
// templateLib.cpp 程序库开发人员
class Library
{
public:
// 稳定 template method，稳定中支持变化
void Run()
{
// 程序库开发人员编写主流程
Step1();
if(Step2()) // 支持变化，虚函数的多态调用
{
Step3();
}
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
Step4(); // 支持变化，虚函数的多态调用
}
Step5();
}
virtual ~Library(){ } // 基类析构函数写为虚函数
protected:
void Step1() // 稳定
{
...
}
void Step3() // 稳定
{
...
}
void Step5() // 稳定
{
...
}
virtual bool Step2() = 0; // 变化
virtual void Step4() = 0; // 变化
};
// templateApplication.cpp 应用程序开发人员
class Application : public Library
{
protected:
bool Step2 override()
{
//子类重写实现
}
void Step4 override()
{
// 子类重写实现
}
virtual ~Application override();
};
// main.cpp 应用程序开发人员
int main()
{
Library* pLib = new Application(); // 多态指针，基类类型指针指向派生类对象
lib->Run();
delete pLib;
}
如果 基类的析构函数不是虚函数，当通过 基类指针 删除 派生类对象 时，只会调用基类的析构函数，而不会调用派生类的析构函数，可能导致 内存泄漏 或 资源未释放。
- 早绑定与晚绑定
第一种方式早绑定（晚实现部分调用早实现部分）到第二种方式晚绑定（早实现部分调用晚实现部分）。
模式定义
定义一个操作中的算法的骨架（稳定，如前文中的run()），将一些步骤延迟到子类中（支持子类实现变化）。模板方法模式使得子类可以不改变（即复用）一个算法的结构即可重定义（override重写）该算法的某些特定步骤。
稳定中有变化，稳定的部分写为非虚函数，变化的部分写为虚函数。
设计模式最大的作用是在稳定和变化之间，寻找隔离点，从而分离它们，管理变化。
结构
红色部分为稳定部分，蓝色部分为变化部分。
要点总结
- Template Method模式是一种非常基础性的设计模式，在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制（虚函数的多态性）为很多应用程序框架提供了灵活的扩展点，是代码复用方面的基本实现结构。
- 除了可以灵活应对子步骤的变化外，“不要调用我，让我来调用你”的反向控制结构是 模板方法模式 的典型应用。
- 在具体实现方面，被Template Method调用的虚方法可以具有实现，也可以没有任何实现（抽象方法、纯虚方法），但一般推荐将它们设置为protected方法。