模板方法模式是一種行為設計模式，它通過定義一個算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中實現。Template Method 使得子類可以不改變（復用）一個算法結構 即可重定義（override 重寫）該算法的某些特定步驟。

基本結構

// 抽象類定義模板方法和基本操作
class AbstractClass {
public:// 模板方法，定義算法骨架（通常聲明為final防止子類覆蓋）void templateMethod() const {this->baseOperation1();this->requiredOperation1();this->baseOperation2();this->requiredOperation2();}// 基類中已實現的操作void baseOperation1() const {std::cout << "AbstractClass: 執行基礎操作1\n";}void baseOperation2() const {std::cout << "AbstractClass: 執行基礎操作2\n";}// 需要子類實現的純虛函數virtual void requiredOperation1() const = 0;virtual void requiredOperation2() const = 0;// 虛析構函數virtual ~AbstractClass() = default;
};

開發人員只需繼承AbstractClass? 重寫其中的虛函數然后調用templateMethod()即可

/ 具體實現類1
class ConcreteClass1 : public AbstractClass {
public:void requiredOperation1() const override {std::cout << "ConcreteClass1: 實現操作1\n";}void requiredOperation2() const override {std::cout << "ConcreteClass1: 實現操作2\n";}
};// 具體實現類2（帶鉤子方法覆蓋）
class ConcreteClass2 : public AbstractClass {
public:void requiredOperation1() const override {std::cout << "ConcreteClass2: 實現操作1\n";}void requiredOperation2() const override {std::cout << "ConcreteClass2: 實現操作2\n";}void hook() const override {std::cout << "ConcreteClass2: 覆蓋鉤子方法\n";}
};

具體調用

int main() {std::cout << "同一客戶端代碼可以處理不同子類:\n";AbstractClass *concreteClass1 = new ConcreteClass1();concreteClass1->templateMethod();std::cout << "\n同一客戶端代碼可以處理不同子類:\n";AbstractClass *concreteClass2 = new  ConcreteClass2();concreteClass2->templateMethod();return 0;
}

uml圖

應用場景

1. 框架設計：定義框架的流程，允許用戶自定義特定步驟

2. 算法骨架固定：當多個類有相似算法但實現細節不同時

3. 代碼復用：將公共行為提取到父類中

4. 控制子類擴展：限制子類只能修改算法的特定部分

優點

1. 提高代碼復用性，避免重復代碼

2. 良好的擴展性，符合開閉原則

3. 便于維護，算法修改只需在父類中進行

4. 反向控制結構，父類控制整體流程

缺點

1. 每個不同的實現都需要一個子類，可能導致類數量增加

2. 通過繼承實現，可能違反組合優于繼承的原則

3. 父類與子類之間緊密耦合

實際應用示例

1. STL中的分配器(allocator)：定義內存分配算法框架

2. GUI框架：如窗口顯示流程固定，具體繪制由子類實現

3. 單元測試框架：定義測試流程(setUp, test, tearDown)

4. 編譯器設計：編譯流程固定，具體語法分析等步驟可變