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1.Template Method 模式

article 2026/5/12 3:32:30

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。

按目的分类:

创建型（Creational）模式：

将对象的部分创建工作延迟到子类或者其他对象，从而应对需求变化为对象创建时具体类型实现引来的冲击。

结构型（Structural）模式：

通过类继承或者对象组合获得更灵活的结构，从而应对需求变化为对象的结构带来的冲击。

行为型（Behavioral）模式：

通过类继承或者对象组合来划分类与对象间的职责，从而应对需求变化为多个交互的对象带来的冲击。

按范围分类：

类模式处理类与子类的静态关系。
对象模式处理对象间的动态关系。

从封装变化角度对模式分类

组件协作:

Template Method
Observer/Event
Stategy

单一职责：

Decorator
Bridge

对象创建

Factory Method
Abstract Factory
Prototype
Builder

对象性能

Sigleton
Flyweight

接口隔离

Facade
Proxy
Mediator
Adapter

状态变化

Memento
State

数据结构

Composite
Iterator
Chain of
Resposibility

行为变化

Command
Visitor

领域问题

Interpreter

重构获得模式（Refactoring to Patterns）

面向对象设计模式是 “好的面向对象设计”，指的是可以免租 "应对变化，提高复用"的设计。
现在软件设计的特征是 “需求的频繁变化”。设计模式的要点是 寻找变化点，然后在变化点处应用设计模式，从而更好的应对需求的变化在这里什么时候、什么地点应用设计模式，比理解设计模式结构代码本身更加重要
设计模式的应用不宜先入为主，一上来就使用设计模式是对设计模式最大的误用。没有一步到位的设计模式。敏捷软件开发实践提倡的 Refactoring to Patterns 是目前普遍公认最好的使用设计模式的方法。

重构关键技法

静态       --> 动态
早绑定     --> 晚绑定
继承       --> 组合
编译时依赖 --> 运行时依赖
紧耦合     --> 松耦合

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直接的松耦合，是二者之间协作时常用的模式。

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，但是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。

结构化软件设计流程

例如：当前一个库有方法:step1,step3,5。那么对应的应用程序需要做步骤step2，step4。然后在使用的时候将这些步骤串起来使用。
结构化软件设计流程
早绑定，这里Library 实现的早,Application调用Library 就是早绑定：

需要注意的地方：
virtual ~Library() {} 在C++中基类析构函数需要写成虚函数，如果不写成虚函数，那么可能它不会调用子类的析构函数。

在这里插入图片描述
晚绑定，Library 写的早,但是现在Library 反过来调用Application

晚绑定
变化：


// 库程序开发人员编写
class Library {
public:void Step1() {/*...*/ };void Step3() {/*...*/ };void Step5() {/*...*/ };
};// 应用程序开发人员编写
class Application {
public:void Step2() {/*...*/ };void Step4() {/*...*/ };
};int main()
{
// 当前使用步骤的整体流程Library lib;Application app;lib.Step1();if (app.Step2()) {lib.Step3();}for (int i = 0; i < 4; i++) {app.Step4();}lib.Step5();
}

修改上面步骤，让程序库开发人员将框架流程先写下来，让程序开发人员提供的接口 Step2()，Step4（）修改为纯虚函数,留给子类重写。

//程序库开发人员
class Library {
public://稳定 template methodvoid 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() {/*...*/ }void Step3() {/*...*/ }void Step5() {/*...*/ }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();pLib->Run();delete pLib;
}

Template 的前提是 void Run() 必须稳定，也就是算法的骨架结构可以被重用。

总结

Teamplate 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拓展点，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 Teamplate Method 的典型应用。

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 protectecd 方法。