策略与模板方法设计模式详解：代码复用与控制扩展

设计模式是软件开发过程中解决常见问题的最佳实践，其中模板方法模式(TemplateMethod)是一种行为设计模式，它提供了一种在不改变算法基本结构的情况下，允许子类重定义算法的特定步骤。其核心思想是定义一个算法的骨架，将一些固定的行为保留在父类中，而将可变的行为留给子类实现。 1. **意图**： - 模板方法模式的目的是为了在保持算法整体结构不变的情况下，让子类能够定制算法的特定部分。这有助于在不修改原有代码逻辑的前提下，针对不同的需求进行灵活扩展。 2. **适用性**： - 当你需要一次性实现一个算法的不变部分，比如初始化步骤或清理过程，同时允许子类重写关键步骤时，模板方法模式非常适用。 - 通过将公共行为抽象到父类，避免了代码重复，提高代码的可维护性和复用性。 - 控制子类扩展，确保子类只能修改预定义的部分，保证算法的稳定性和一致性。 3. **效果**： - 模板方法模式是代码复用的关键技术，尤其适用于构建类库，通过提取和封装共性，降低了复杂度。 - 它实现了高层接口和实现细节之间的松耦合，使系统更易于理解和扩展。 4. **注意事项**： - 在C++中，使用保护成员来确保模板方法调用的原语操作不会被意外修改。 - 尽可能减少子类需要重定义的原语操作，减少客户程序的复杂性。 - 命名约定有助于区分哪些操作是可以重定义的。 5. **相关模式**： - 模板方法常与工厂方法模式结合使用，前者提供算法框架，后者负责创建具体的实例。 - 模板方法和策略模式在改变算法方面有所不同，前者是通过继承改变部分，后者是通过委托改变整个算法。 6. **实现方式**： - 父类定义模板方法，包含不变步骤，子类继承并可以重写这些步骤的实现。 7. **设计原则**： - 模板方法模式遵循依赖倒置原则(DIP)，即高层模块（父类）调用底层模块（子类），而非相反，体现了控制反转的思想。 8. **示例代码**： - 示例代码展示了如何使用模板方法模式来组织一个算法的执行流程，父类定义了主要步骤，子类负责实现具体的业务逻辑。 通过模板方法模式，我们可以创建更加灵活且易于维护的代码结构，同时保持算法的基本结构不变，这是面向对象设计中一种强大的工具。