摘要：Template Method模式是比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式之一，但它卻是代碼復(fù)用的一項(xiàng)基本的技術(shù)，在類(lèi)庫(kù)中尤其重要。
主要內(nèi)容
1
．概述
2
．Template Method解說(shuō)
3
．.NET中的Template Method模式
4
．適用性及實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)
概述
變化一直以來(lái)都是軟件設(shè)計(jì)的永恒話(huà)題，在XP編程中提倡擁抱變化，積極應(yīng)對(duì)。如何更好的去抓住變化點(diǎn)，應(yīng)對(duì)變化？如何更好的提高代碼復(fù)用？通過(guò)學(xué)習(xí)Template Method模式，您應(yīng)該有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。
意圖
定義一個(gè)操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類(lèi)中。Template Method使得子類(lèi)可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。[-GOF《設(shè)計(jì)模式》]
結(jié)構(gòu)圖
圖1Template Method 模式結(jié)構(gòu)圖
生活中的例子
模板方法定義了一個(gè)操作中算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類(lèi)中。房屋建筑師在開(kāi)發(fā)新項(xiàng)目時(shí)會(huì)使用模板方法。一個(gè)典型的規(guī)劃包括一些建筑平面圖，每個(gè)平面圖體現(xiàn)了不同部分。在一個(gè)平面圖中，地基、結(jié)構(gòu)、上下水和走線(xiàn)對(duì)于每個(gè)房間都是一樣的。只有在建筑的后期才開(kāi)始有差別而產(chǎn)生了不同的房屋樣式。
圖2使用建筑圖為例子的Template Method模式
Template Method
模式解說(shuō)
李建忠
老師說(shuō)過(guò)一句話(huà)，如果你只想掌握一種設(shè)計(jì)模式的話(huà)，那這個(gè)模式一定是Template Method模式。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我想可能是仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，但是有一點(diǎn)不能否認(rèn)的Template Method模式是非常簡(jiǎn)單而且?guī)缀跏菬o(wú)處不用，很少有人沒(méi)有用過(guò)它。下面我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)的例子來(lái)說(shuō)明Template Method模式（注意：這個(gè)例子在實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)中并沒(méi)有任何實(shí)際意義，這里僅僅是為了作為示例而已）。
假如我們需要簡(jiǎn)單的讀取Northwind數(shù)據(jù)庫(kù)中的表的記錄并顯示出來(lái)。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)操作，我們知道不管讀取的是哪張表，它一般都應(yīng)該經(jīng)過(guò)如下這樣的幾步：
1
．連接數(shù)據(jù)庫(kù)（Connect）
2
．執(zhí)行查詢(xún)命令（Select）
3
．顯示數(shù)據(jù)（Display）
4
．?dāng)嚅_(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)連接（Disconnect）
這些步驟是固定的，但是對(duì)于每一張具體的數(shù)據(jù)表所執(zhí)行的查詢(xún)卻是不一樣的。顯然這需要一個(gè)抽象角色，給出頂級(jí)行為的實(shí)現(xiàn)。如下圖：
圖3
Template Method
模式的實(shí)現(xiàn)方法是從上到下，我們首先給出頂級(jí)框架DataAccessObject的實(shí)現(xiàn)邏輯：
public
abstract
class
DataAccessObject
{
protected
string
connectionString;
protected
DataSetdataSet;
public
virtual
void
Connect()
{
connectionString
=
"
Server=Rj-097;UserId=sa;Password=sa;Database=Northwind
"
;
}
public
abstract
void
Select();
public
abstract
void
Display();
public
virtual
void
Disconnect()
{
connectionString
=
""
;
}
//
The"TemplateMethod"
public
void
Run()
{
Connect();
Select();
Display();
Disconnect();
}
}
圖4
示意性實(shí)現(xiàn)代碼：
class
Categories:DataAccessObject
{
public
override
void
Select()
{
string
sql
=
"
selectCategoryNamefromCategories
"
;
SqlDataAdapterdataAdapter
=
new
SqlDataAdapter(
sql,connectionString);
dataSet
=
new
DataSet();
dataAdapter.Fill(dataSet,
"
Categories
"
);
}
public
override
void
Display()
{
Console.WriteLine(
"
Categories----
"
);
DataTabledataTable
=
dataSet.Tables[
"
Categories
"
];
foreach
(DataRowrow
in
dataTable.Rows)
{
Console.WriteLine(row[
"
CategoryName
"
].ToString());
}
Console.WriteLine();
}
}
class
Products:DataAccessObject
{
public
override
void
Select()
{
string
sql
=
"
selecttop10ProductNamefromProducts
"
;
SqlDataAdapterdataAdapter
=
new
SqlDataAdapter(
sql,connectionString);
dataSet
=
new
DataSet();
dataAdapter.Fill(dataSet,
"
Products
"
);
}
public
override
void
Display()
{
Console.WriteLine(
"
Products----
"
);
DataTabledataTable
=
dataSet.Tables[
"
Products
"
];
foreach
(DataRowrow
in
dataTable.Rows)
{
Console.WriteLine(row[
"
ProductName
"
].ToString());
}
Console.WriteLine();
}
}
再來(lái)看看客戶(hù)端程序的調(diào)用，不需要再去調(diào)用每一個(gè)步驟的方法：
public
class
App
{
static
void
Main()
{
DataAccessObjectdao;
dao
=
new
Categories();
dao.Run();
dao
=
new
Products();
dao.Run();
//
Waitforuser
Console.Read();
}
}
在上面的例子中，需要注意的是：
1
．對(duì)于Connect()和Disconnect()方法實(shí)現(xiàn)為了virtual，而Select()和Display()方法則為abstract，這是因?yàn)槿绻@個(gè)方法有默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)，則實(shí)現(xiàn)為virtual，否則為abstract。
2
．Run()方法作為一個(gè)模版方法，它的一個(gè)重要特征是：在基類(lèi)里定義，而且不能夠被派生類(lèi)更改。有時(shí)候它是私有方法（private method），但實(shí)際上它經(jīng)常被聲明為protected。它通過(guò)調(diào)用其它的基類(lèi)方法（覆寫(xiě)過(guò)的）來(lái)工作，但它經(jīng)常是作為初始化過(guò)程的一部分被調(diào)用的，這樣就沒(méi)必要讓客戶(hù)端程序員能夠直接調(diào)用它了。
3
．在一開(kāi)始我們提到了不管讀的是哪張數(shù)據(jù)表，它們都有共同的操作步驟，即共同點(diǎn)。因此可以說(shuō)Template Method模式的一個(gè)特征就是剝離共同點(diǎn)。
.NET
中的Template Method模式
.NET Framework
中Template Method模式的使用可以說(shuō)是無(wú)處不在，比如說(shuō)我們需要自定義一個(gè)文本控件，會(huì)讓它繼承于RichTextBox，并重寫(xiě)其中部分事件，如下例所示：
public
class
MyRichTextBox:RichTextBox
{
private
static
bool
m_bPaint
=
true
;
private
string
m_strLine
=
""
;
private
int
m_nContentLength
=
0
;
private
int
m_nLineLength
=
0
;
private
int
m_nLineStart
=
0
;
private
int
m_nLineEnd
=
0
;
private
string
m_strKeywords
=
""
;
private
int
m_nCurSelection
=
0
;
protected
override
void
OnSelectionChanged(EventArgse)
{
m_nContentLength
=
this
.TextLength;
int
nCurrentSelectionStart
=
SelectionStart;
int
nCurrentSelectionLength
=
SelectionLength;
m_bPaint
=
false
;
m_nLineStart
=
nCurrentSelectionStart;
while
((m_nLineStart
>
0
)
&&
(Text[m_nLineStart
-
1
]
!=
'
,
'
)
&&
(Text[m_nLineStart
-
1
]
!=
'
{
'
)
&&
(Text[m_nLineStart
-
1
]
!=
'
(
'
))
m_nLineStart
--
;
m_nLineEnd
=
nCurrentSelectionStart;
while
((m_nLineEnd
<
Text.Length)
&&
(Text[m_nLineEnd]
!=
'
,
'
)
&&
(Text[m_nLineEnd]
!=
'
}
'
)
&&
(Text[m_nLineEnd]
!=
'
)
'
)
&&
(Text[m_nLineEnd]
!=
'
{
'
))
m_nLineEnd
++
;
m_nLineLength
=
m_nLineEnd
-
m_nLineStart;
m_strLine
=
Text.Substring(m_nLineStart,m_nLineLength);
this
.SelectionStart
=
m_nLineStart;
this
.SelectionLength
=
m_nLineLength;
m_bPaint
=
true
;
}
protected
override
void
OnTextChanged(EventArgse)
{
//
重寫(xiě)OnTextChanged
}
}
其中OnSelectionChanged()和OnTextChanged()便是Template Method模式中的基本方法之一，也就是子步驟方法，它們的調(diào)用已經(jīng)在RichTextBox中實(shí)現(xiàn)了。
實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)
1
．Template Method模式是一種非常基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)模式，在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中有著大量的應(yīng)用。它用最簡(jiǎn)潔的機(jī)制（虛函數(shù)的多態(tài)性）為很多應(yīng)用程序框架提供了靈活的擴(kuò)展點(diǎn)，是代碼復(fù)用方面的基本實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
2
．除了可以靈活應(yīng)對(duì)子步驟的變化外，“不用調(diào)用我，讓我來(lái)調(diào)用你”的反向控制結(jié)構(gòu)是Template Method的典型應(yīng)用。
3
．在具體實(shí)現(xiàn)方面，被Template Method調(diào)用的虛方法可以具有實(shí)現(xiàn)，也可以沒(méi)有任何實(shí)現(xiàn)（抽象方法，純虛方法），但一般推薦將它們?cè)O(shè)置為protected方法。[李建忠]
適用性
1
．一次性實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的不變的部分，并將可變的行為留給子類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2
．各子類(lèi)中公共的行為應(yīng)被提取出來(lái)并集中到一個(gè)公共父類(lèi)中以避免代碼重復(fù)。這是Opdyke和Johnson所描述過(guò)的“重分解以一般化”的一個(gè)很好的例子。首先識(shí)別現(xiàn)有代碼中的不同之處，并且將不同之處分離為新的操作。最后，用一個(gè)調(diào)用這些新的操作的模板方法來(lái)替換這些不同的代碼。
3
．控制子類(lèi)擴(kuò)展。模板方法只在特定點(diǎn)調(diào)用“Hook”操作，這樣就只允許在這些點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。
總結(jié)
Template Method
模式是非常簡(jiǎn)單的一種設(shè)計(jì)模式，但它卻是代碼復(fù)用的一項(xiàng)基本的技術(shù)，在類(lèi)庫(kù)中尤其重要。
本篇文章寫(xiě)的比較簡(jiǎn)單，請(qǐng)大家見(jiàn)諒。更多的設(shè)計(jì)模式文章可以訪(fǎng)問(wèn)《
.NET設(shè)計(jì)模式系列文章
》
參考資料
Erich Gamma
等，《設(shè)計(jì)模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社
Robert C.Martin
，《敏捷軟件開(kāi)發(fā)：原則、模式與實(shí)踐》，清華大學(xué)出版社
閻宏，《Java與模式》，電子工業(yè)出版社
Alan Shalloway James R. Trott
，《Design Patterns Explained》，中國(guó)電力出版社
MSDN WebCast
《C#面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式縱橫談(14)：Template Method模版方法模式(結(jié)構(gòu)型模式)》
顯然在這個(gè)頂級(jí)的框架DataAccessObject中給出了固定的輪廓，方法Run()便是模版方法，Template Method模式也由此而得名。而對(duì)于Select()和Display()這兩個(gè)抽象方法則留給具體的子類(lèi)去實(shí)現(xiàn)，如下圖：
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