“組件協作”模式

• 現代軟件專業分工之后的第一個結果是“框架與應用程序的劃分”。“組件協作”模式通過晚期綁定，實現框架與應用程序之間的松耦合，是二者之間協作時常用的模式。
• 典型模式，以下模式在“組件協作”這一層面體現更明顯
  • 模板方法模式 Template Method
  • 觀察者模式 Observer / Event
  • 策略模式 Strategy

模板方法模式

動機

• 在軟件構建過程中，對于某一項任務，它常常有穩定的整體操作結構，但各個子步驟卻有很多改變的需求，或者由于固有的原因（比如框架與應用之間的關系）子步驟無法和任務的整體結構同時實現。
• 如何在確定穩定操作結構的前提下，來靈活應對各個子步驟的變化或者晚期實現需求？

1. 結構化軟件設計思維流程
   

// templateLib.cpp	程序庫開發人員
class Library
{
public:void Step1(){...}void Step3(){...}void Step5(){...}
};// templateApplication.cpp	應用程序開發人員
class Application
{
public:bool Step2(){...}void Step4(){...}
};// main.cpp	應用程序開發人員
int main()
{Library lib();Application app();// 應用程序開發人員編寫主流程lib.Step1()if(app.Step2()){lib.Step3()}for (int i = 0; i < 3; i++){app.Step4();}lib.Step(5);
}

2. 面向對象軟件設計思維流程

// templateLib.cpp	程序庫開發人員
class Library
{
public:// 穩定 template method，穩定中支持變化void Run(){// 程序庫開發人員編寫主流程Step1();if(Step2())		// 支持變化，虛函數的多態調用{Step3();}for (int i = 0; i < 4; i++){Step4();	// 支持變化，虛函數的多態調用}Step5();}virtual ~Library(){ }		// 基類析構函數寫為虛函數protected:void Step1()		// 穩定{...}void Step3()		// 穩定{...}void Step5()		// 穩定{...}virtual bool Step2() = 0;	// 變化virtual void Step4() = 0;	// 變化
};// templateApplication.cpp	應用程序開發人員
class Application : public Library
{
protected:bool Step2 override(){//子類重寫實現}void Step4 override(){// 子類重寫實現}virtual ~Application override();
};// main.cpp	應用程序開發人員
int main()
{Library* pLib = new Application();	// 多態指針，基類類型指針指向派生類對象lib->Run();delete pLib;
}

如果 基類的析構函數不是虛函數，當通過 基類指針 刪除 派生類對象 時，只會調用基類的析構函數，而不會調用派生類的析構函數，可能導致 內存泄漏 或 資源未釋放。

3. 早綁定與晚綁定
   
   第一種方式早綁定（晚實現部分調用早實現部分）到第二種方式晚綁定（早實現部分調用晚實現部分）。

模式定義

定義一個操作中的算法的骨架（穩定，如前文中的run()），將一些步驟延遲到子類中（支持子類實現變化）。模板方法模式使得子類可以不改變（即復用）一個算法的結構即可重定義（override重寫）該算法的某些特定步驟。

穩定中有變化，穩定的部分寫為非虛函數，變化的部分寫為虛函數。
設計模式最大的作用是在穩定和變化之間，尋找隔離點，從而分離它們，管理變化。

結構

紅色部分為穩定部分，藍色部分為變化部分。

要點總結

• Template Method模式是一種非常基礎性的設計模式，在面向對象系統中有著大量的應用。它用最簡潔的機制（虛函數的多態性）為很多應用程序框架提供了靈活的擴展點，是代碼復用方面的基本實現結構。
• 除了可以靈活應對子步驟的變化外，“不要調用我，讓我來調用你”的反向控制結構是 模板方法模式 的典型應用。
• 在具體實現方面，被Template Method調用的虛方法可以具有實現，也可以沒有任何實現（抽象方法、純虛方法），但一般推薦將它們設置為protected方法。

來源：極客班——C++設計模式入門