C# 计划模式（举动型模式）：模板方法模式

C# 计划模式（举动型模式）：模板方法模式

在开辟过程中，我们经常会碰到一类问题：一些操作的整体步调是固定的，但某些具体步调的实现会因为场景差别而有所变化。模板方法模式（Template Method Pattern）是一种举动型计划模式，能够很好地解决这类问题。
模板方法模式的界说

模板方法模式界说了一个算法的框架，并允许子类在不改变算法结构的情况下重新界说某些步调的实现。它通过将算法的可变部门延迟到子类中，使代码的复用性更高，扩展性更好。
模板方法模式的结构

模板方法模式包罗以下角色：

• AbstractClass（抽象类）： 界说算法的骨架，包罗模板方法和抽象方法。
  
• ConcreteClass（具体子类）： 实现抽象方法，提供特定的逻辑。
  

示例：咖啡和茶的制作流程

我们以制作咖啡和茶为例，两者的制作步调相似，但某些具体操作差别：

• 烧水。
  
• 冲泡饮品（咖啡或茶）。
  
• 倒入杯中。
  
• 添加配料（糖、牛奶或柠檬）。
  

代码实现

1. using System;
3. // 抽象类：饮品制作模板
4. public abstract class BeverageTemplate
5. {
6.     // 模板方法：定义制作流程
7.     public void PrepareBeverage()
8.     {
9.         BoilWater();
10.         Brew();
11.         PourInCup();
12.         AddCondiments();
13.     }
15.     // 通用步骤：烧水
16.     private void BoilWater()
17.     {
18.         Console.WriteLine("烧水中...");
19.     }
21.     // 通用步骤：倒入杯中
22.     private void PourInCup()
23.     {
24.         Console.WriteLine("将饮品倒入杯中。");
25.     }
27.     // 抽象方法：冲泡饮品
28.     protected abstract void Brew();
30.     // 抽象方法：添加配料
31.     protected abstract void AddCondiments();
32. }
34. // 具体类：咖啡
35. public class Coffee : BeverageTemplate
36. {
37.     protected override void Brew()
38.     {
39.         Console.WriteLine("用热水冲泡咖啡。");
40.     }
42.     protected override void AddCondiments()
43.     {
44.         Console.WriteLine("添加糖和牛奶。");
45.     }
46. }
48. // 具体类：茶
49. public class Tea : BeverageTemplate
50. {
51.     protected override void Brew()
52.     {
53.         Console.WriteLine("用热水浸泡茶叶。");
54.     }
56.     protected override void AddCondiments()
57.     {
58.         Console.WriteLine("添加柠檬。");
59.     }
60. }
62. // 测试代码
63. class Program
64. {
65.     static void Main(string[] args)
66.     {
67.         Console.WriteLine("制作咖啡：");
68.         BeverageTemplate coffee = new Coffee();
69.         coffee.PrepareBeverage();
71.         Console.WriteLine();
73.         Console.WriteLine("制作茶：");
74.         BeverageTemplate tea = new Tea();
75.         tea.PrepareBeverage();
76.     }
77. }

复制代码

输出结果

1. 制作咖啡：
2. 烧水中...
3. 用热水冲泡咖啡。
4. 将饮品倒入杯中。
5. 添加糖和牛奶。
7. 制作茶：
8. 烧水中...
9. 用热水浸泡茶叶。
10. 将饮品倒入杯中。
11. 添加柠檬。

复制代码

模板方法模式的优缺点

优点

• 代码复用性高： 提取通用代码到抽象类中，制止重复代码。
  
• 机动性强： 子类可以机动实现具体步调，而无需改变算法结构。
  
• 遵照开闭原则： 新增具体实现时，只需添加新子类，无需修改抽象类。
  

缺点

• 继承关系局限： 如果抽象类发生变化，所有子类都须要修改。
  
• 子类数量增加： 每个具体实现都须要一个子类。
  

实用场景

• 一个操作有固定的步调，但某些步调须要子类定制化实现。
  
• 有多个类的举动逻辑相似，但在细节实现上有所差别。
  

总结

模板方法模式是将不变的举动放在父类中，具体的实现延迟到子类中，从而实现了代码复用和机动扩展。在实际开辟中，例如工作流引擎、报表天生等场景，都可以看到模板方法模式的身影。

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