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C++設(shè)計(jì)模式之模板方法模式

更新時(shí)間：2014年10月09日 09:57:08 作者：果凍想

這篇文章主要介紹了C++設(shè)計(jì)模式之模板方法模式,本文講解了什么是模板方法模式、模板方法模式的UML類圖、模板方法模式的使用場(chǎng)合等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

前言

離開了自己工作了將近兩年的公司，日子不再有了忙碌，可以閑下來，躺在家里的床上，想著以后的路怎么走，說實(shí)話，真的很迷茫，從2012年畢業(yè)到現(xiàn)在，時(shí)間不長(zhǎng)，但是學(xué)到的東西真的是非常有限，一直從事于Windows平臺(tái)上的開發(fā)。說到Windows平臺(tái)的開發(fā)，大家都肯定知道的HOOK的，即使不知道HOOK，對(duì)于COM應(yīng)該也是知道的，我的系列博文中也對(duì)COM進(jìn)行過全面的總結(jié)。說白了，HOOK就是在執(zhí)行某個(gè)功能時(shí)，會(huì)有一個(gè)一系列的執(zhí)行過程，對(duì)于這個(gè)過程一般都是固定的，比如：第一步執(zhí)行什么，第二步干什么，最后一步干什么，都是設(shè)計(jì)好的。而具體如何去完成每一步，都是可以由程序員去控制的。COM也是如此，COM是面對(duì)接口的，當(dāng)完成某一個(gè)功能模塊時(shí)，就可能是系列接口的疊加調(diào)用，而接口的實(shí)現(xiàn)都是由程序員來控制的。說白了，一個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)流程是固定了，但是對(duì)于每一步的具體實(shí)現(xiàn)都是不固定的。對(duì)于這種需求，一般是如何來做的呢？從設(shè)計(jì)模式的角度來說，這個(gè)設(shè)計(jì)模式叫模板方法模式，可能你不知道這個(gè)設(shè)計(jì)模式的名字，但是，這種方法你已經(jīng)用過了。現(xiàn)在我就對(duì)模板方法模式進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)。

模板方法模式

在GOF的《設(shè)計(jì)模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書中對(duì)模板方法模式是這樣說的：定義一個(gè)操作中的算法骨架，而將一些步驟延遲到子類中。TemplateMethod使得子類可以不改變一個(gè)算法的接口即可重定義改算法的某些特定步驟。

我結(jié)合我在實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目中的一個(gè)例子來說說這個(gè)模板方法模式吧。我們?cè)?jīng)做過一款產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品類似于一個(gè)云端的文件管理客戶端。對(duì)于這樣的一個(gè)客戶端，由于其云端的服務(wù)器有三種，而每一種服務(wù)器之間的通信方式和對(duì)外公開的接口都是不是一致的，這就需要實(shí)現(xiàn)的客戶端要屏蔽云端服務(wù)器和接口的差異性，而提供統(tǒng)一的操作界面，所以在實(shí)現(xiàn)這個(gè)客戶端的同時(shí)，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)框架，一個(gè)對(duì)于服務(wù)器和接口是通用的框架，比如就拿文件下載來說說。我們的實(shí)現(xiàn)大概如下:

復(fù)制代碼代碼如下:

class FileOperation

{

public:

     bool DownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest)

     {

          if (!pSrc || !pDest) return false;

          if (!DoBeginDownloadFile(pSrc, pDest)) return false;

          if (!DoDownloadFile(pSrc, pDest)) return false;

          if (!DoEndDownloadFile(pSrc, pDest)) return false;

     }

protected:

     virtual bool DoBeginDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

     virtual bool DoDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

     virtual bool DoEndDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

};

class HttpFileOperation : public FileOperation

{

protected:

     virtual bool DoBeginDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

     virtual bool DoDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

     virtual bool DoEndDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

};

class SOAPFileOperation : public FileOperation

{

protected:

     virtual bool DoBeginDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

     virtual bool DoDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

     virtual bool DoEndDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);

};

下載文件的流程為：先調(diào)用DoBeginDownloadFile，執(zhí)行下載文件之前的一些操作，再調(diào)用DoDownloadFile實(shí)現(xiàn)真正的文件下載，最后調(diào)用DoEndDownloadFile完成文件下載的清理工作。對(duì)于任何服務(wù)器，下載文件的這個(gè)流程是不會(huì)發(fā)生變化的。而在DoBeginDownloadFile、DoDownloadFile和DoEndDownloadFile的內(nèi)部具體是如何實(shí)現(xiàn)的，由程序員根據(jù)具體的云端服務(wù)器和對(duì)外公開的接口來完成的。最終客戶端去完成文件下載操作時(shí)，只會(huì)調(diào)用DownloadFile函數(shù)就可以完成。可以看到，在上面的代碼中，只有DownloadFile是public的，其它的操作函數(shù)都是protected。這也意味著，我們完成的框架對(duì)外只公開DownloadFile接口。

UML類圖

AbstractClass（抽象類）：定義抽象的原語(yǔ)操作，具體的子類將重定義它們以實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的各步驟。主要是實(shí)現(xiàn)一個(gè)模板方法，定義一個(gè)算法的骨架。該模板方法不僅調(diào)用原語(yǔ)操作，也調(diào)用定義在AbstractClass或其他對(duì)象中的操作。
ConcreteClass（具體類）：實(shí)現(xiàn)原語(yǔ)操作以完成算法中與特定子類相關(guān)的步驟。
由于在具體的子類ConcreteClass中重定義了實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的各步驟，而對(duì)于不變的算法流程則在AbstractClass的TemplateMethod中完成。

使用場(chǎng)合

模板方法是一種代碼復(fù)用的基本技術(shù)。它們?cè)陬悗?kù)中尤為重要，它們提取了類庫(kù)中的公共行為。在使用模板方法時(shí)，很重要的一點(diǎn)是模板方法應(yīng)該指明哪些操作是可以被重定義的，以及哪些是必須被重定義的。要有效的重用一個(gè)抽象類，子類編寫者必須明確了解哪些操作是設(shè)計(jì)為有待重定義的。

代碼實(shí)現(xiàn)

這里就根據(jù)上面的類圖，對(duì)模板方法模式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。由于該模式非常簡(jiǎn)單，所以也沒有更多的可以講的了。

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class AbstractClass

{

public:

     void TemplateMethod()

     {

          PrimitiveOperation1();

          cout<<"TemplateMethod"<<endl;

          PrimitiveOperation2();

     }

protected:

     virtual void PrimitiveOperation1()

     {

          cout<<"Default Operation1"<<endl;

     }

     virtual void PrimitiveOperation2()

     {

          cout<<"Default Operation2"<<endl;

     }

};

class ConcreteClassA : public AbstractClass

{

protected:

          virtual void PrimitiveOperation1()

     {

          cout<<"ConcreteA Operation1"<<endl;

     }

     virtual void PrimitiveOperation2()

     {

          cout<<"ConcreteA Operation2"<<endl;

     }

};

class ConcreteClassB : public AbstractClass

{

protected:

          virtual void PrimitiveOperation1()

     {

          cout<<"ConcreteB Operation1"<<endl;

     }

     virtual void PrimitiveOperation2()

     {

          cout<<"ConcreteB Operation2"<<endl;

     }

};

int main()

{

     AbstractClass *pAbstractA = new ConcreteClassA;

     pAbstractA->TemplateMethod();

     AbstractClass *pAbstractB = new ConcreteClassB;

     pAbstractB->TemplateMethod();

     if (pAbstractA) delete pAbstractA;

     if (pAbstractB) delete pAbstractB;

}