設計模式--模板方法模式Template method（類行為型）

1.概述

在物件導向開發過程中，通常我們會遇到這樣的一個問題：我們知道一個演算法所需的關鍵步驟，並確定了這些步驟的執行順序。但是某些步驟的具體實現是未知的，或者說某些步驟的實現與具體的環境相關。
例子1：銀行業務辦理流程
在銀行辦理業務時，一般都包含幾個基本固定步驟:
取號排隊->辦理具體業務->對銀行工作人員進行評分。
取號取號排隊和對銀行工作人員進行評分業務邏輯是一樣的。但是辦理具體業務是個不相同的，具體業務可能取款、存款或者轉賬。

2.問題

如何保證架構邏輯的正常執行，而不被子類破壞 ？

3.解決方案

模板方法：定義一個操作中的演算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。 T模板方法使得子類可以不改變一個演算法的結構即可重定義該演算法的某些特定步驟。（Template Method Pattern:Definethe skeleton of an algorithm in an operation,deferring some steps tosubclasses.Template Methodletssubclasses redefine certain steps of an algorithmwithoutchanging the algorithm's structure. ）

1）模板方法模式是基於繼承的程式碼複用基本技術，模板方法模式的結構和用法也是物件導向設計的核心之一。在模板方法模式中，可以將相同的程式碼放在父類中，而將不同的方法實現放在不同的子類中。

2）在模板方法模式中，我們需要準備一個抽象類，將部分邏輯以具體方法以及具體建構函式的形式實現，然後宣告一些抽象方法來讓子類實現剩餘的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實現這些抽象方法，從而對剩餘的邏輯有不同的實現，這就是模板方法模式的用意。模板方法模式體現了物件導向的諸多重要思想，是一種使用頻率較高的模式。

4.適用性

模板方法應用於下列情況：
• 1） 一次性實現一個演算法的不變的部分，並將可變的行為留給子類來實現。
• 2）各子類中公共的行為應被提取出來並集中到一個公共父類中以避免程式碼重複。首先識別現有程式碼中的不同之處，並且將不同之處分離為新的操作。最後，用一個呼叫這些新的操作的模板方法來替換這些不同的程式碼。
• 3）控制子類擴充套件。模板方法只在特定點呼叫“ hook”操作 ，這樣就只允許在這些點進行擴充套件。

5.結構

6.模式的組成

抽象類（AbstractClass）: 定義抽象的原語操作（primitive operation） ，具體的子類將重定義它們以實現一個演算法， 實現一個模板方法,定義一個演算法的骨架。該模板方法不僅呼叫原語操作，也呼叫定義
具體子類 （ConcreteClass）:  實現原語操作以完成演算法中與特定子類相關的步驟。

7.效果

模板方法模式的優點：
1)模板方法模式在一個類中形式化地定義演算法，而由它的子類實現細節的處理。
2)模板方法是一種程式碼複用的基本技術。它們在類庫中尤為重要，它們提取了類庫中的公共行為。
3)模板方法模式導致一種反向的控制結構，這種結構有時被稱為“好萊塢法則” ，即“別找我們，,我們找你”通過一個父類呼叫其子類的操作(而不是相反的子類呼叫父類)，通過對子類的擴充套件增加新的行為，符合“開閉原則”

模板方法模式的缺點:
每個不同的實現都需要定義一個子類，這會導致類的個數增加，系統更加龐大，設計也更加抽象，但是更加符合“單一職責原則”，使得類的內聚性得以提高。

8.實現

我們使用銀行業務實現，新增了hook方法，客戶自己覺得評價服務。

<?php
/**
 * 模板方法模式：
 * 
 * @author guisu
 */

/**
 * 抽象類
 */
abstract class AbstractBank
{
	private $_number ;
	/**
	 *模板方法
	 * 因為子類不能覆寫一個被定義為final的方法。從而保證了子類的邏輯永遠由父類所控制。
	 *
	 */
    public final   function templateMethodProcess()  
    {
        $this->takeNumber();
        $this->transact();
        if($this->isEvaluateHook()) {
			$this->evaluateHook();
	    }
    }
    /**
     * 基本方法—具體方法
     * 取號
     *
     */
    private  function takeNumber()    
    {
        return ++$this->_number;
    }
    /**
     *  //基本方法—抽象方法
     *
     */
    protected  abstract function transact();   
    /**
     * 基本方法—鉤子方法
     *
     */
     protected function evaluateHook() {
     	echo ' evaluateHook<br/>';
     }
	/**
	 * 基本方法—鉤子方法
	 */
	protected function isEvaluateHook() {
	    return true;
	}

} 

/**
 * 具體子類:存款
 */
class ConcreteDeposit extends AbstractBank
{
	public function transact() {
		//實現程式碼
		echo 'Deposit', '<br>';
	}
} 

/**
 * 具體子類:取款
 */
class ConcreteWithdraw extends AbstractBank
{
   public function transact() {
		//實現程式碼
		echo 'Withdraw', '<br>';
	}
} 

/**
 * 具體子類:轉賬
 */
class ConcreteTrancfer extends AbstractBank
{
    public function transact() {
		//實現程式碼
		echo 'Trancfer', '<br>';
	}
} 
$c = new  ConcreteTrancfer();
$c->templateMethodProcess();

9.與其他相關模式

1）策略模式：模板方法使用繼承來改變演算法的一部分。 Strategy使用委託來改變整個演算法。模板方法模式與策略模式的作用十分類似，有時可以用策略模式替代模板方法模式。模板方法模式通過繼承來實現程式碼複用，而策略模式使用委託，把不確定的行為集中到一個介面中，並在主類委託這個介面。委託比繼承具有更大的靈活性。

10.模式的擴充套件

1）模板方法模式與控制反轉（好萊塢原則）在模板方法模式中，子類不顯式呼叫父類的方法，而是通過覆蓋父類的方法來實現某些具體的業務邏輯，父類控制對子類的呼叫，這種機制被稱為好萊塢原則(Hollywood Principle)，好萊塢原則的定義為：“不要給我們打電話，我們會給你打電話(Don‘t call us, we’ll call you)”。在好萊塢，把簡歷遞交給演藝公司後就只有回家等待。由演藝公司對整個娛樂項的完全控制，演員只能被動式的接受公司的差使,在需要的環節中，完成自己的演出。模板方法模式充分的體現了“好萊塢”原則。由父類完全控制著子類的邏輯，子類不需要呼叫父類，而通過父類來呼叫子類，子類可以實現父類的可變部份，卻繼承父類的邏輯,不能改變業務邏輯。

2）模板方法模式符合開閉原則

模板方法模式意圖是由抽象父類控制頂級邏輯，並把基本操作的實現推遲到子類去實現,這是通過繼承的手段來達到物件的複用，同時也遵守了開閉原則。

父類通過頂級邏輯，它通過定義並提供一個具體方法來實現，我們也稱之為模板方法。通常這個模板方法才是外部物件最關心的方法。在上面的銀行業務處理例子中，templateMethodProcess這個方法才是外部物件最關心的方法。所以它必須是public的,才能被外部物件所呼叫。

子類需要繼承父類去擴充套件父類的基本方法，但是它也可以覆寫父類的方法。如果子類去覆寫了父類的模板方法，從而改變了父類控制的頂級邏輯，這違反了“開閉原則”。我們在使用模板方法模式時，應該總是保證子類有正確的邏輯。所以模板方法應該定義為final的。所以AbstractClass類的模板方法templateMethodProcess方法應該定義為final。

模板方法模式中,抽象類的模板方法應該宣告為final的。因為子類不能覆寫一個被定義為final的方法。從而保證了子類的邏輯永遠由父類所控制。

3）模板方法模式與物件的封裝性

物件導向的三大特性：繼承，封裝，多型。

物件有內部狀態和外部的行為。封裝是為了資訊隱藏，通過封裝來維護物件內部資料的完整性。使得外部物件不能夠直接訪問一個物件的內部狀態，而必須通過恰當的方法才能訪問。

物件屬性和方法賦予指定的修改符(public、protected、private)來達到封裝的目的，使得資料不被外部物件惡意的訪問及方法不被錯誤呼叫導造成破壞物件的封裝性。

降低方法的訪問級別，也就是最大化的降低方法的可見度是一種很重要的封裝手段。最大化降低方法的可見度除了可以達到資訊隱藏外，還能有效的降低類之間的耦合度,降低一個類的複雜度。還可以減少開發人員發生的的錯誤呼叫。

一個類應該只公開外部需要呼叫的方法。而所有為public方法服務的方法都應該宣告為protected或private。如是一個方法不是需要對外公開的，但是它需要被子類進行擴充套件的或呼叫。那麼把它定義為protected.否則應該為private。

顯而易見，模板方法模式中的宣告為abstract的基本操作都是需要迫使子類去實現的，它們僅僅是為模板方法服務的。它們不應該被抽象類（AbstractClass）所公開，所以它們應該protected。

因此模板方法模式中，迫使子類實現的抽象方法應該宣告為protected abstract。

4）模板方法與勾子方法(hookMethod)

模板方法模式的抽象類定義方法：

模板方法：一個模板方法是定義在抽象類中的、把基本操作方法組合在一起形成一個總演算法或一個總行為的方法。

基本方法：基本方法是實現演算法各個步驟的方法，是模板方法的組成部分。基本方法如下：

•抽象方法(Abstract Method)

•具體方法(Concrete Method)

•鉤子方法(Hook Method)：“掛鉤”方法和空方法，

hook方法在抽象類中的實現為空，是留給子類做一些可選的操作。如果某個子類需要一些特殊額外的操作，則可以實現hook方法，當然也可以完全不用理會，因為hook在抽象類中只是空方法而已。

1）鉤子方法的引入使得子類可以控制父類的行為。

2）最簡單的鉤子方法就是空方法，也可以在鉤子方法中定義一個預設的實現，如果子類不覆蓋鉤子方法，則執行父類的預設實現程式碼。

3）比較複雜一點的鉤子方法可以對其他方法進行約束，這種鉤子方法通常返回一個boolean型別，即返回true或false，用來判斷是否執行某一個基本方法。由子類來決定是否呼叫hook方法。

11.總結與分析

1）模板方法模式是一種類的行為型模式，在它的結構圖中只有類之間的繼承關係，沒有物件關聯關係。

2）板方法模式是基於繼承的程式碼複用基本技術，模板方法模式的結構和用法也是物件導向設計的核心之一。在模板方法模式中，可以將相同的程式碼放在父類中，而將不同的方法實現放在不同的子類中。

3）在模板方法模式中，我們需要準備一個抽象類，將部分邏輯以具體方法以及具體建構函式的形式實現，然後宣告一些抽象方法來讓子類實現剩餘的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實現這些抽象方法，從而對剩餘的邏輯有不同的實現，這就是模板方法模式的用意。模板方法模式體現了物件導向的諸多重要思想，是一種使用頻率較高的模式。

 

轉自：http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7564039