C++设计模式--模板方法

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，来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
• Template Method
• Observer / Event
• Strategy

Template Method

动机（ Motivation）
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）而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？

在这个方式，蓝色的调用红色的，也就是应用程序开发人员的代码调用程序库开发人员的代码

//程序库开发人员开发1、3、5三个步骤
class Library{

public:
	void Step1(){
		//...
	}

    void Step3(){
		//...
    }

    void Step5(){
		//...
    }
};

//应用程序开发人员开发2、4步骤和程序主流程
class Application{
public:
	bool Step2(){
		//...
    }

    void Step4(){
		//...
    }
};

int main()
{
	Library lib();
	Application app();

	lib.Step1();

	if (app.Step2()){
		lib.Step3();
	}

	for (int i = 0; i < 4; i++){
		app.Step4();
	}

	lib.Step5();

}

程序整体流程一般都是设计好的，常常是不需要更改，是稳定的，所以让程序库开发人员把主流程写出来。
在这个方式，红色的调用蓝色的，也就是程序库开发人员的代码调用应用程序开发人员的代码。

//程序库开发人员
class Library{
public:
	//稳定 （骨架） template method
	//使用template method的前提是Run是稳定的
    void Run(){
        
        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(){ }

protected:
	
	void Step1() { //稳定
        //.....
    }
	void Step3() {//稳定
        //.....
    }
	void Step5() { //稳定
		//.....
	}
	// 把Step2和Step4也写下来，但不做实现
	virtual bool Step2() = 0;//变化
    virtual void Step4() =0; //变化
};

//应用程序开发人员
class Application : public Library {
protected:
	virtual bool Step2(){
		//... 子类重写实现
    }

    virtual void Step4() {
		//... 子类重写实现
    }
};

int main()
	{
	    Library* pLib=new Application();
	    lib->Run();

		delete pLib;
	}
}

Library一般写的早，Application晚，晚的调用早的，就是早绑定；早的调用晚的，就是晚绑定
调用关系反转了：以前是应用程序开发人员调用程序库开发人员写的代码，面向对象的程序设计成为主流之后，关系反转了，Library调用Application，通过虚函数晚绑定机制，早的调用晚的。

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
简单来说，就是定义一个模板结构，将具体内容延迟到子类去实现。

延迟到子类，一般就是指定义虚函数，让子类实现或者重写虚函数。

主要作用
在不改变模板结构的前提下在子类中重新定义模板中的内容。模板方法模式是基于”继承“的；

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Template Method的典型应用。通过一个父类调用其子类的操作，通过对子类的具体实现扩展不同的行为，实现了反向控制。
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。

应用场景
一次性实现一个算法的不变的部分，并将可变的行为留给子类来实现；
各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复；
控制子类的扩展。