C#面向對象設計模式縱橫談 第14講:Template Method 模板方法

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2006.4.26 李建忠

無處不在的Template Method

如果你只想掌握一種設計模式,那么它就是

Template Method!

 

變與不變

變化——是軟件設計的永恒主題,如何管理變化帶來的復雜性?設計模式的藝術性和復雜度就在于如何分析,并發現系統中的變化點和穩定點,并使用特定的設計方法來應對這種變化。

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動機(Motivation)

在軟件構建過程中,對于某一項任務,它常常有穩定的整體操作結構,但各個子步驟卻有很多改變的需求,或者由于固有的原因(比如框架與應用之間的關系)而無法和任務的整體結構同時實現。

如何在確定穩定操作結構的前提下,來靈活應對各個子步驟的變化或者晚期實現需求?

 

意圖(Intent)

定義一個操作中的算法的骨架,而將一些步驟延遲到子類中。Template Method使得子類可以不改變一個算法的結構即可重定義該算法的某些特定步驟。

——《設計模式》GoF

 

例說Template Method應用

下面是汽車測試軟件的例子

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具體實現

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客戶程序

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這里new的地方可以根據需要用創建型的設計模式來設計。

 

這里我們把抽象類里面的抽象方法寫為了public,我建議對于虛方法或者抽象方法,一般寫為protected;對于非虛的方法或者非抽象的方法,才寫為public。因為如果是公有的虛方法,它就担當了兩個不同方面的責任。只要設置了一個虛方法,那就意味著這是一個擴展點。如果是public方法,也就是客戶程序可以直接訪問這個函數,但是虛方法是不具有外界訪問的資質的。因此我們推薦虛方法都用protected來修飾。

 

結構(Structure)

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AbstractClass對應例子中的Vehicle抽象類,TemplateMethod對應例子中的Test方法,PrimitiveOperation等虛方法對應Startup、Run等虛方法,ConcreteClass對應HongqiCar具體類。

 

Template Method模式的幾個要點

Template Method模式是一種非常基礎性的設計模式,在面向對象系統中有著大量的應用。它用最簡潔的機制(虛函數的多態性)為很多應用程序框架提供了靈活的擴展,是代碼復用方面的基本實現結構。

除了可以靈活應對子步驟的變化外,“Don't call me, let me call you(不要調用我,讓我來調用你)”的反向控制結構是Template Method的典型應用。

在具體實現方面,被Template Method調用的虛方法可以具有實現,也可以沒有任何實現(抽象方法、純虛方法),但一般推薦將它們設置為protected方法。

 

.NET架構中的Template Method應用

一個簡單的Windows窗體應用

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這里OnPaint是一個虛方法的子步驟,這就是一個Template Method設計模式。如果我們不去重寫這個OnPaint方法,它就有一個基本的默認實現,畫一個空窗體。這里我們并沒有調用OnPaint方法,而是Application的Run會進入Windows的消息循環結構,Paint就是一個消息。當我們移動一下窗口都會導致Paint事件的發生,并導致OnPaint函數的調用,這就是一種反向調用。當然,還有很多其他的子步驟可以提供擴展點,例如OnClose等,很多以On開頭的全部都是Template Method模式的虛方法。

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這個里面內容很復雜,它并不是用一個Template Method在里面調用所有的子步驟方法,它實際上是把整體的Template Method方法置于了一個消息循環的結構里面,我們可以把消息循環的結構看做模板方法里面的TemplateMethod公有非虛方法。

2010.10.8


MSDN 網絡廣播 李建忠 2013-08-22 08:48:56

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