设计模式之模板方法

模式定义

定义一个操作中的算法的骨架 (稳定)，而将一些步骤延迟(变化)到子类中。Template Method使得子类可以不改变(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。
                                                                                                                                                                                    ——《设计模式》GoF

理解：模板方法就是将固定算法流程实现放在父类中实现，将固定流程中的可能变化的步骤定义为虚方法，子类可重写(实现晚绑定)。对于不变的步骤，和算法的实现流程，子类不必关心。子类也不需要关心整个算法实现流程。实现子类的稳定。

示例
整个代码框架：

代码说明

1：在父类greet中定义了方法method1();method2(); method3(); 其中 method1();method3()为greet类的非虚函数。在greet类中实现。method2()为纯虚函数，需要在子类中实现。

 class greet{
public:
        greet() {
        }
        virtual ~greet(){
        }

public:
        virtual void method2() = 0;

private:
	    void method1();
        void method3();
protect:
        void greetProcess();
};

整个算法调用的接口在父类中定义和实现

 void greet::greetProcess(){
        method1();
        method2();
        method3();
}

派生类myGreet 继承 greet类，并且重写方法method2

class myGreet : public greet{
public:
        myGreet() {
        }
        ~myGreet(){
        }

private:
        void method2();
};
#endif

 在源文件myMain.cpp 中定义基类指针指向派生类，并且调用基类中的算法流程接口

int main(){
        greet *baseGreet = new myGreet;
        baseGreet->greetProcess();
        delete baseGreet;
        return 0;
}

代码编译：在buildSh目录下面运行myBuild.sh
运行：buildSh目录下面执行myStart.sh
清理编译文件：buildSh目录下面执行myClean.sh
源码下载地址：设计模式之模板方法测试代码

一个经典的 C++ 源码示例涉及使用模板方法设计模式的场景是 GUI 框架的开发。在这样的框架中，通常会有一个基类定义了一些通用的行为和算法，而具体的子类可以根据需要来实现特定的功能或定制化。

#include <iostream>

// GUI 元素基类
class UIElement {
public:
    // 模板方法：渲染
    void render() {
        // 绘制背景
        drawBackground();

        // 绘制内容
        drawContent();

        // 绘制边框
        drawBorder();
    }

protected:
    // 子类必须实现的抽象方法：绘制内容
    virtual void drawContent() = 0;

    // 可选的钩子方法：绘制背景，默认实现为空
    virtual void drawBackground() {}

    // 可选的钩子方法：绘制边框，默认实现为空
    virtual void drawBorder() {}
};

// 具体的按钮类
class Button : public UIElement {
protected:
    // 实现绘制内容的具体算法
    void drawContent() override {
        std::cout << "Button: Drawing content." << std::endl;
    }

    // 实现绘制背景的具体算法
    void drawBackground() override {
        std::cout << "Button: Drawing background." << std::endl;
    }

    // 实现绘制边框的具体算法
    void drawBorder() override {
        std::cout << "Button: Drawing border." << std::endl;
    }
};

// 具体的文本框类
class TextBox : public UIElement {
protected:
    // 实现绘制内容的具体算法
    void drawContent() override {
        std::cout << "TextBox: Drawing content." << std::endl;
    }

    // 实现绘制背景的具体算法
    void drawBackground() override {
        std::cout << "TextBox: Drawing background." << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 创建一个按钮并渲染
    Button button;
    std::cout << "Rendering button:" << std::endl;
    button.render();
    std::cout << std::endl;

    // 创建一个文本框并渲染
    TextBox textBox;
    std::cout << "Rendering text box:" << std::endl;
    textBox.render();

    return 0;
}

在这个示例中，UIElement 类定义了一个模板方法 render()，它包含了一个固定的渲染算法框架。具体的子类（如 Button 和 TextBox）通过实现抽象方法 drawContent() 来定制化自己的渲染内容，而可选的钩子方法 drawBackground() 和 drawBorder() 则允许子类根据需要选择性地覆盖默认行为。

通过使用模板方法设计模式，GUI 框架可以提供一个通用的渲染算法框架，并允许具体的子类在不同的情况下定制化自己的行为，从而实现了代码的灵活性和可扩展性。