1. 概述
定義一個操作中的算法的骨架，而將步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以不改變一個算法的結構即可重定義算法的某些特定步驟。
2. 模式中的角色
2.1 抽象類（AbstractClass）：實現了模板方法，定義了算法的骨架。
2.2 具體類（ConcreteClass)：實現抽象類中的抽象方法，已完成完整的算法。
3. 模式解讀
3.1 模板方法類圖
3.2 模板方法模式代碼實現
/// <summary> /// 抽象類 /// </summary> public abstract class AbstractClass { // 一些抽象行爲，放到子類去實現 public abstract void PrimitiveOperation1(); public abstract void PrimitiveOperation2(); /// <summary> /// 模板方法，給出了邏輯的骨架，而邏輯的組成是一些相應的抽象操作，它們推遲到子類去實現。 /// </summary> public void TemplateMethod() { PrimitiveOperation1(); PrimitiveOperation2(); Console.WriteLine("Done the method."); } } /// <summary> /// 具體類，實現了抽象類中的特定步驟 /// </summary> public class ConcreteClassA : AbstractClass { /// <summary> /// 與ConcreteClassB中的實現邏輯不同 /// </summary> public override void PrimitiveOperation1() { Console.WriteLine("Implement operation 1 in Concreate class A."); } /// <summary> /// 與ConcreteClassB中的實現邏輯不同 /// </summary> public override void PrimitiveOperation2() { Console.WriteLine("Implement operation 2 in Concreate class A."); } } /// <summary> /// 具體類，實現了抽象類中的特定步驟 /// </summary> public class ConcreteClassB : AbstractClass { /// <summary> /// 與ConcreteClassA中的實現邏輯不同 /// </summary> public override void PrimitiveOperation1() { Console.WriteLine("Implement operation 1 in Concreate class B."); } /// <summary> /// 與ConcreteClassA中的實現邏輯不同 /// </summary> public override void PrimitiveOperation2() { Console.WriteLine("Implement operation 2 in Concreate class B."); } }
3.3 客戶端代碼
class Program { static void Main(string[] args) { // 聲明抽象類 AbstractClass c; // 用ConcreteClassA實例化c c = new ConcreteClassA(); c.TemplateMethod(); // 用ConcreteClassB實例化c c = new ConcreteClassB(); c.TemplateMethod(); Console.Read(); } }
運行結果
5. 模式總結
5.1 優點
5.1.1 模板方法模式通過把不變的行爲搬移到超類，去除了子類中的重複代碼。
5.1.2 子類實現算法的某些細節，有助於算法的擴展。
5.1.3 通過一個父類調用子類實現的操作，通過子類擴展增加新的行爲，符合“開放-封閉原則”。
5.2 缺點
5.2.1 每個不同的實現都需要定義一個子類，這會導致類的個數的增加，設計更加抽象。
5.3 適用場景
5.1 在某些類的算法中，用了相同的方法，造成代碼的重複。
5.2 控制子類擴展，子類必須遵守算法規則。
6. 模式舉例： 用冒泡算法非別對整型數組、浮點數數組、日期數組實現排序。
6.1 實現類圖
6.2 實現代碼
/// <summary> /// 抽象類，定義冒泡排序的骨架 /// </summary> public abstract class BubbleSorter { private int operations = 0; protected int length = 0; /// <summary> /// 冒泡排序算法 /// </summary> /// <returns></returns> protected int DoSort() { operations = 0; if (length <= 1) { return operations; } for (int nextToLast = length - 2; nextToLast >= 0; nextToLast--) { for (int index = 0; index <= nextToLast; index++) { if (OutOfOrder(index)) { Swap(index); } operations++; } } return operations; } /// <summary> /// 留給子類實現的交換位置方法 /// </summary> /// <param name="index"></param> protected abstract void Swap(int index); /// <summary> /// 留給子類實現的比較方法 /// </summary> /// <param name="index"></param> /// <returns></returns> protected abstract bool OutOfOrder(int index); } /// <summary> /// 整型類型的冒泡算法實現 /// </summary> public class IntBubbleSorter:BubbleSorter { private int[] array = null; /// <summary> /// 用冒泡算法排序 /// </summary> /// <param name="theArray"></param> /// <returns></returns> public int Sort(int[] theArray) { array = theArray; length = array.Length; // 調用冒泡算法 return DoSort(); } /// <summary> /// 實現冒泡算法中的交換操作 /// </summary> /// <param name="index"></param> protected override void Swap(int index) { int temp = array[index]; array[index] = array[index + 1]; array[index + 1] = temp; } /// <summary> /// 實現冒泡算法中的比較操作 /// </summary> /// <param name="index"></param> /// <returns></returns> protected override bool OutOfOrder(int index) { return (array[index] > array[index + 1]); } } /// <summary> /// 浮點數類型的冒泡算法 /// </summary> public class FloatBubbleSorter:BubbleSorter { private float[] array = null; /// <summary> /// 用冒泡算法排序 /// </summary> /// <param name="theArray"></param> /// <returns></returns> public int Sort(float[] theArray) { array = theArray; length = array.Length; // 調用冒泡算法 return DoSort(); } /// <summary> /// 實現冒泡算法中的交換操作 /// </summary> /// <param name="index"></param> protected override void Swap(int index) { float temp = array[index]; array[index] = array[index + 1]; array[index + 1] = temp; } /// <summary> /// 實現冒泡算法中的比較操作 /// </summary> /// <param name="index"></param> /// <returns></returns> protected override bool OutOfOrder(int index) { return (array[index] > array[index + 1]); } }
6.3 客戶端調用
class Program { static void Main(string[] args) { // 對整型數組排序 int[] intArray = new int[]{5, 3, 12, 8, 10}; BubbleSorter.IntBubbleSorter sorter = new BubbleSorter.IntBubbleSorter(); sorter.Sort(intArray); foreach (int item in intArray) { Console.Write(item+" "); } Console.WriteLine(""); // 對浮點數排序 float[] floatArray = new float[] { 5.0f, 3.0f, 12.0f, 8.0f, 10.0f }; BubbleSorter.FloatBubbleSorter floatSorter = new BubbleSorter.FloatBubbleSorter(); floatSorter.Sort(floatArray); foreach (float item in floatArray) { Console.Write(item + " "); } Console.Read(); } }