C++设计模式 - 模板方法模式

开源519

发布于 2022-12-01 16:07:49

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发布于 2022-12-01 16:07:49

文章被收录于专栏：开源519

前言

或许当下的我们正经历着事与愿违，努力了，却什么也改变不了。眼下的困局很难，可以选择躺平，但为心中的愿景再努力一把应该更加振奋人心！不要因为眼前的泥泞而畏手畏脚，不要因为前路的未知而愁绪如麻。时间匆匆，总该为短暂的一生留下些难忘的痕迹。青年不就是拿汗水拼搏的阶段吗？以梦为马，不负韶华。流年笑掷，余生可期。青年节快乐！

模板方法

❝模板方法模式是一种行为设计模式，它在超类中定义了一个算法的框架，允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤。 ❞

模板方法模式利用C++多态特征，在父类定义一套结构流程，其中通用部分在父类实现，子类继承父类实现差异性的接口。

意义

模板方法模式是比较实用的一种设计模式，将不变部分的流程和接口在父类实现，变化部分的接口预留出来交由子类实现。如此，有利于代码的复用性、可扩展性。

应用场景

一位头痛和一位胃疼的病人去医院看病。

分析

现在有两位不同症状的病人去看病，可以自实现两套去不同科室的流程。假如10个、20个不同症状的病人，按照这种设计，代码工作量大不说还会存在大量的重复逻辑代码。遇到这种重复代码，就要想办法抽象。

先抽象出看病流程，所有病人去医院看病的流程都是一致的。无非是: 出示健康码、填表、挂号、医生面诊和缴费。
其中不同症状的病人看病流程一致，至于每个环节的内容是有些差异的。可交由子类多态实现。

类图

模板方法类图

CSeeDoctorTempateMethod: 看医生基类。实现通用的看病流程，声明必要的接口。
CTreatStomach: 看胃病子类。继承看病流程，根据自身实现具体接口。
CTreatHeadache: 看头痛子类。继承看病流程，根据自身实现具体接口。

源码实现

「编程环境」

编译环境: Linux环境
语言: C++语言
编译命令: make

「工程结构」

TemplateMethod/
├── main.cc
├── Makefile
├── see_doctor.cc
└── see_doctor.h

see_doctor: 看医生具体的逻辑业务
main.cc: 客户端代码，程序入口
Makefile: 编译工具

「看医生基类」:

class CSeeDoctorTemplate
{
public:
    CSeeDoctorTemplate();

    ~CSeeDoctorTemplate();

    // 看病流程
    virtual void StartProcess() final;

    // 展示健康码
    virtual void ShowHealthCode();

    // 填写登记表
    virtual void FillTable() = 0;

    // 挂号
    virtual void Register() = 0;

    // 医生面诊
    virtual void SeeDoctor();

    // 付款
    virtual void Pay();

public:
    float mCost;
};

「通用流程接口实现」:

// 看病流程
void CSeeDoctorTemplate::StartProcess()
{
    this->ShowHealthCode();
    this->FillTable();
    this->Register();
    this->SeeDoctor();
    this->Pay();
}

此基类定义出通用的流程和接口，子类只需要继承基类实现具体的接口即可。

看胃病

class CTreatStomach : public CSeeDoctorTemplate
{
public:
    CTreatStomach();

    ~CTreatStomach();

    void FillTable();

    void Register();

    void SeeDoctor();
};

CTreatStomach继承CSeeDoctorTemplate，并实现具体有差异的几个接口即可。

客户端代码

int main(int argc, char *argv[])
{
    shared_ptr<CSeeDoctorTemplate> p1(new CTreatStomach);
    p1->StartProcess();

    MAIN_LOG("\n\n");

    shared_ptr<CSeeDoctorTemplate> p2(new CTreatHeadache);
    p2->StartProcess();

    return 0;
}

测试效果

-------- Treat Stomach --------
Show health code! 
Fill table: Stomach.
Register Internal Medicine.
See physician internist.
Pay the medical bills 230.90￥.


-------- Treat Headache --------
Show health code! 
Fill table: Headache.
Register Surgery.
See surgeon.
Pay the medical bills 82.70￥.

总结

当希望客户端扩展某个特定算法步骤，而不是整个算法或其结构时，可使用模板方法模式。模板方法将整个算法转换为一系列独立的步骤，以便子类能对其进行扩展，同时还可让超类中所定义的结构保持完整。
当多个类的算法除一些细微不同之外几乎完全一样时，可使用该模式。但其后果就是，只要算法发生变化，你就可能需要修改所有的类。在将算法转换为模板方法时，可将相似的实现步骤提取到超类中以去除重复代码。子类间各不同的代码可继续保留在子类中。
本例程为了方便没有将基类独立出来，实际应用应将此放在独立的头文件中，方便引用。