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Template Method 设计模式

news 来源：原创 2025/4/30 6:23:18

模板方法模式（Template Method Pattern） 是一种 行为型设计模式，用于定义 算法的骨架，并允许子类在不改变算法结构的情况下 重新定义 其中的某些步骤。

核心思想：

在基类中定义 算法的整体流程（骨架），但具体的实现留给子类。
基类只负责调用流程，具体逻辑由子类来实现，符合 “开放封闭原则”（对扩展开放，对修改封闭）。

1. 结构

类图

+----------------------+
|   AbstractClass      |  (抽象类)
+----------------------+
| + templateMethod()   |  (定义算法的骨架)
| + step1()            |  (基本方法，可能有默认实现)
| + step2()            |  (抽象方法，交由子类实现)
+----------------------+
         ▲
         │
+----------------------+
|   ConcreteClass      |  (具体子类)
+----------------------+
| + step2()           |  (实现父类的抽象方法)
+----------------------+

代码示例

#include <iostream>

// 抽象类，定义算法骨架
class AbstractClass {
public:
    // Template Method，定义算法的框架
    void templateMethod() {
        step1();     // 固定实现
        step2();     // 交给子类实现
        step3();     // 固定实现
    }

protected:
    void step1() {  // 提供默认实现
        std::cout << "Step 1: 基类的实现" << std::endl;
    }

    virtual void step2() = 0; // 纯虚函数，子类必须实现

    void step3() {  // 提供默认实现
        std::cout << "Step 3: 基类的实现" << std::endl;
    }
};

// 具体子类，实现 step2
class ConcreteClass : public AbstractClass {
protected:
    void step2() override {
        std::cout << "Step 2: 子类的实现" << std::endl;
    }
};

int main() {
    ConcreteClass obj;
    obj.templateMethod();  // 调用模板方法
    return 0;
}

2. 关键点

templateMethod() 在基类中定义算法的结构，并且不允许子类重写。
部分方法（step1、step3） 在基类中有默认实现，子类可以直接继承。
部分方法（step2） 是 virtual（纯虚函数），子类必须实现自己的逻辑。

3. 适用场景

场景	原因
多个类的算法流程相同，但部分步骤不同	避免重复代码，提高复用性
算法的某些步骤可能会变化，但主流程不变	通过子类扩展，而不影响基类
需要控制子类扩展的范围	只允许子类修改某些特定步骤