C++設(shè)計(jì)模式之模板方法模式
前言
離開(kāi)了自己工作了將近兩年的公司,日子不再有了忙碌,可以閑下來(lái),躺在家里的床上,想著以后的路怎么走,說(shuō)實(shí)話(huà),真的很迷茫,從2012年畢業(yè)到現(xiàn)在,時(shí)間不長(zhǎng),但是學(xué)到的東西真的是非常有限,一直從事于Windows平臺(tái)上的開(kāi)發(fā)。說(shuō)到Windows平臺(tái)的開(kāi)發(fā),大家都肯定知道的HOOK的,即使不知道HOOK,對(duì)于COM應(yīng)該也是知道的,我的系列博文中也對(duì)COM進(jìn)行過(guò)全面的總結(jié)。說(shuō)白了,HOOK就是在執(zhí)行某個(gè)功能時(shí),會(huì)有一個(gè)一系列的執(zhí)行過(guò)程,對(duì)于這個(gè)過(guò)程一般都是固定的,比如:第一步執(zhí)行什么,第二步干什么,最后一步干什么,都是設(shè)計(jì)好的。而具體如何去完成每一步,都是可以由程序員去控制的。COM也是如此,COM是面對(duì)接口的,當(dāng)完成某一個(gè)功能模塊時(shí),就可能是系列接口的疊加調(diào)用,而接口的實(shí)現(xiàn)都是由程序員來(lái)控制的。說(shuō)白了,一個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)流程是固定了,但是對(duì)于每一步的具體實(shí)現(xiàn)都是不固定的。對(duì)于這種需求,一般是如何來(lái)做的呢?從設(shè)計(jì)模式的角度來(lái)說(shuō),這個(gè)設(shè)計(jì)模式叫模板方法模式,可能你不知道這個(gè)設(shè)計(jì)模式的名字,但是,這種方法你已經(jīng)用過(guò)了?,F(xiàn)在我就對(duì)模板方法模式進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)。
模板方法模式
在GOF的《設(shè)計(jì)模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書(shū)中對(duì)模板方法模式是這樣說(shuō)的:定義一個(gè)操作中的算法骨架,而將一些步驟延遲到子類(lèi)中。TemplateMethod使得子類(lèi)可以不改變一個(gè)算法的接口即可重定義改算法的某些特定步驟。
我結(jié)合我在實(shí)際開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中的一個(gè)例子來(lái)說(shuō)說(shuō)這個(gè)模板方法模式吧。我們?cè)?jīng)做過(guò)一款產(chǎn)品,這個(gè)產(chǎn)品類(lèi)似于一個(gè)云端的文件管理客戶(hù)端。對(duì)于這樣的一個(gè)客戶(hù)端,由于其云端的服務(wù)器有三種,而每一種服務(wù)器之間的通信方式和對(duì)外公開(kāi)的接口都是不是一致的,這就需要實(shí)現(xiàn)的客戶(hù)端要屏蔽云端服務(wù)器和接口的差異性,而提供統(tǒng)一的操作界面,所以在實(shí)現(xiàn)這個(gè)客戶(hù)端的同時(shí),我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)框架,一個(gè)對(duì)于服務(wù)器和接口是通用的框架,比如就拿文件下載來(lái)說(shuō)說(shuō)。我們的實(shí)現(xiàn)大概如下:
class FileOperation
{
public:
bool DownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest)
{
if (!pSrc || !pDest) return false;
if (!DoBeginDownloadFile(pSrc, pDest)) return false;
if (!DoDownloadFile(pSrc, pDest)) return false;
if (!DoEndDownloadFile(pSrc, pDest)) return false;
}
protected:
virtual bool DoBeginDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
virtual bool DoDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
virtual bool DoEndDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
};
class HttpFileOperation : public FileOperation
{
protected:
virtual bool DoBeginDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
virtual bool DoDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
virtual bool DoEndDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
};
class SOAPFileOperation : public FileOperation
{
protected:
virtual bool DoBeginDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
virtual bool DoDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
virtual bool DoEndDownloadFile(wchar_t *pSrc, wchar_t *pDest);
};
下載文件的流程為:先調(diào)用DoBeginDownloadFile,執(zhí)行下載文件之前的一些操作,再調(diào)用DoDownloadFile實(shí)現(xiàn)真正的文件下載,最后調(diào)用DoEndDownloadFile完成文件下載的清理工作。對(duì)于任何服務(wù)器,下載文件的這個(gè)流程是不會(huì)發(fā)生變化的。而在DoBeginDownloadFile、DoDownloadFile和DoEndDownloadFile的內(nèi)部具體是如何實(shí)現(xiàn)的,由程序員根據(jù)具體的云端服務(wù)器和對(duì)外公開(kāi)的接口來(lái)完成的。最終客戶(hù)端去完成文件下載操作時(shí),只會(huì)調(diào)用DownloadFile函數(shù)就可以完成。可以看到,在上面的代碼中,只有DownloadFile是public的,其它的操作函數(shù)都是protected。這也意味著,我們完成的框架對(duì)外只公開(kāi)DownloadFile接口。
UML類(lèi)圖
AbstractClass(抽象類(lèi)):定義抽象的原語(yǔ)操作,具體的子類(lèi)將重定義它們以實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的各步驟。主要是實(shí)現(xiàn)一個(gè)模板方法,定義一個(gè)算法的骨架。該模板方法不僅調(diào)用原語(yǔ)操作,也調(diào)用定義在AbstractClass或其他對(duì)象中的操作。
ConcreteClass(具體類(lèi)):實(shí)現(xiàn)原語(yǔ)操作以完成算法中與特定子類(lèi)相關(guān)的步驟。
由于在具體的子類(lèi)ConcreteClass中重定義了實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的各步驟,而對(duì)于不變的算法流程則在AbstractClass的TemplateMethod中完成。
使用場(chǎng)合
模板方法是一種代碼復(fù)用的基本技術(shù)。它們?cè)陬?lèi)庫(kù)中尤為重要,它們提取了類(lèi)庫(kù)中的公共行為。在使用模板方法時(shí),很重要的一點(diǎn)是模板方法應(yīng)該指明哪些操作是可以被重定義的,以及哪些是必須被重定義的。要有效的重用一個(gè)抽象類(lèi),子類(lèi)編寫(xiě)者必須明確了解哪些操作是設(shè)計(jì)為有待重定義的。
代碼實(shí)現(xiàn)
這里就根據(jù)上面的類(lèi)圖,對(duì)模板方法模式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。由于該模式非常簡(jiǎn)單,所以也沒(méi)有更多的可以講的了。
#include <iostream>
using namespace std;
class AbstractClass
{
public:
void TemplateMethod()
{
PrimitiveOperation1();
cout<<"TemplateMethod"<<endl;
PrimitiveOperation2();
}
protected:
virtual void PrimitiveOperation1()
{
cout<<"Default Operation1"<<endl;
}
virtual void PrimitiveOperation2()
{
cout<<"Default Operation2"<<endl;
}
};
class ConcreteClassA : public AbstractClass
{
protected:
virtual void PrimitiveOperation1()
{
cout<<"ConcreteA Operation1"<<endl;
}
virtual void PrimitiveOperation2()
{
cout<<"ConcreteA Operation2"<<endl;
}
};
class ConcreteClassB : public AbstractClass
{
protected:
virtual void PrimitiveOperation1()
{
cout<<"ConcreteB Operation1"<<endl;
}
virtual void PrimitiveOperation2()
{
cout<<"ConcreteB Operation2"<<endl;
}
};
int main()
{
AbstractClass *pAbstractA = new ConcreteClassA;
pAbstractA->TemplateMethod();
AbstractClass *pAbstractB = new ConcreteClassB;
pAbstractB->TemplateMethod();
if (pAbstractA) delete pAbstractA;
if (pAbstractB) delete pAbstractB;
}
總結(jié)
模板方法模式,總的來(lái)說(shuō)很好接受,很好理解,沒(méi)有難點(diǎn);對(duì)于此設(shè)計(jì)模式,我個(gè)人覺(jué)的還是可以和裝飾模式進(jìn)行對(duì)比一下。還是有一些相似之處的。好了,該設(shè)計(jì)模式的講解就到此結(jié)束。
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