11、跟学23种设计模式（C++版）：模板方法模式-程序员江小北

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为设计模式，它定义了一个操作的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

模板方法特点

1、 代码复用：模板方法模式通过把通用的算法结构放在基类中，实现了代码的复用；
2、 灵活性：通过子类实现具体步骤，算法的具体实现可以在不影响整体结构的情况下发生变化；
3、 一致性：所有的具体实现都遵循相同的算法框架，保证了算法执行的一致性；
4、 易于维护：将公共部分提取到基类中，减少了代码的冗余，有助于代码的维护和扩展；

适用场景

1、 具有通用行为的算法：当你有一些通用行为的算法时，模板方法可以将通用部分提取到基类中，而具体部分由子类实现；
2、 复用代码：当你希望复用代码并只改变算法的某些具体步骤时，可以使用模板方法模式；
3、 控制子类扩展：当你需要控制子类的扩展行为，而不是让子类随意扩展时，可以使用模板方法模式；

C++案例

假设我们有一个制作咖啡和茶的程序。制作流程包括：烧水、冲泡、倒入杯中、加调料。咖啡和茶在加调料步骤上有所不同，我们可以使用模板方法模式来实现。

#include <iostream>

class CaffeineBeverage {
public:
    // 模板方法
    void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    virtual ~CaffeineBeverage() {}

protected:
    void boilWater() {
        std::cout << "Boiling water" << std::endl;
    }

    virtual void brew() = 0;

    void pourInCup() {
        std::cout << "Pouring into cup" << std::endl;
    }

    virtual void addCondiments() = 0;
};

class Tea : public CaffeineBeverage {
protected:
    void brew() override {
        std::cout << "Steeping the tea" << std::endl;
    }

    void addCondiments() override {
        std::cout << "Adding lemon" << std::endl;
    }
};

class Coffee : public CaffeineBeverage {
protected:
    void brew() override {
        std::cout << "Dripping coffee through filter" << std::endl;
    }

    void addCondiments() override {
        std::cout << "Adding sugar and milk" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Tea tea;
    Coffee coffee;

    std::cout << "Making tea..." << std::endl;
    tea.prepareRecipe();

    std::cout << "Making coffee..." << std::endl;
    coffee.prepareRecipe();

    return 0;
}

案例说明

CaffeineBeverage 是一个抽象基类，定义了制作饮料的算法骨架，即模板方法 prepareRecipe。该方法包含了制作饮料的几个步骤，并把冲泡和加调料的具体实现推迟到子类中。

Tea 和 Coffee 是具体的子类，分别实现了 brew 和 addCondiments 方法，这两个方法分别表示茶和咖啡的冲泡方式及调料添加方式。
在 main 函数中，我们创建了 Tea 和 Coffee 的实例，并调用它们的 prepareRecipe 方法来制作茶和咖啡。

总结

模板方法模式是一种行为设计模式，通过将算法的一些步骤推迟到子类中实现，从而使得算法的整体结构保持不变，同时允许子类对具体步骤进行修改。它能够有效地提高代码的复用性和灵活性，确保算法执行的一致性和可维护性。在适当的场景下使用模板方法模式，可以显著简化代码的设计和实现。

END

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