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C# 设计模式（行为型模式）：模板方法模式
在开发过程中，我们经常会遇到一类问题：一些操作的整体步骤是固定的，但某些具体步骤的实现会因为场景不同而有所变化。模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式，能够很好地解决这类问题。
模板方法模式的定义
模板方法模式定义了一个算法的框架，并允许子类在不改变算法结构的情况下重新定义某些步骤的实现。它通过将算法的可变部分延迟到子类中，使代码的复用性更高，扩展性更好。
模板方法模式的结构
模板方法模式包括以下角色：
- AbstractClass（抽象类）： 定义算法的骨架，包括模板方法和抽象方法。
- ConcreteClass（具体子类）： 实现抽象方法，提供特定的逻辑。
示例：咖啡和茶的制作流程
我们以制作咖啡和茶为例，两者的制作步骤相似，但某些具体操作不同：
- 烧水。
- 冲泡饮品（咖啡或茶）。
- 倒入杯中。
- 添加配料（糖、牛奶或柠檬）。
代码实现
using System;// 抽象类：饮品制作模板
public abstract class BeverageTemplate
{// 模板方法：定义制作流程public void PrepareBeverage(){BoilWater();Brew();PourInCup();AddCondiments();}// 通用步骤：烧水private void BoilWater(){Console.WriteLine("烧水中...");}// 通用步骤：倒入杯中private void PourInCup(){Console.WriteLine("将饮品倒入杯中。");}// 抽象方法：冲泡饮品protected abstract void Brew();// 抽象方法：添加配料protected abstract void AddCondiments();
}// 具体类：咖啡
public class Coffee : BeverageTemplate
{protected override void Brew(){Console.WriteLine("用热水冲泡咖啡。");}protected override void AddCondiments(){Console.WriteLine("添加糖和牛奶。");}
}// 具体类：茶
public class Tea : BeverageTemplate
{protected override void Brew(){Console.WriteLine("用热水浸泡茶叶。");}protected override void AddCondiments(){Console.WriteLine("添加柠檬。");}
}// 测试代码
class Program
{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("制作咖啡：");BeverageTemplate coffee = new Coffee();coffee.PrepareBeverage();Console.WriteLine();Console.WriteLine("制作茶：");BeverageTemplate tea = new Tea();tea.PrepareBeverage();}
}
输出结果
制作咖啡：
烧水中...
用热水冲泡咖啡。
将饮品倒入杯中。
添加糖和牛奶。制作茶：
烧水中...
用热水浸泡茶叶。
将饮品倒入杯中。
添加柠檬。
模板方法模式的优缺点
优点
- 代码复用性高： 提取通用代码到抽象类中，避免重复代码。
- 灵活性强： 子类可以灵活实现具体步骤，而无需改变算法结构。
- 遵循开闭原则： 新增具体实现时，只需添加新子类，无需修改抽象类。
缺点
- 继承关系局限： 如果抽象类发生变化，所有子类都需要修改。
- 子类数量增加： 每个具体实现都需要一个子类。
适用场景
- 一个操作有固定的步骤，但某些步骤需要子类定制化实现。
- 有多个类的行为逻辑相似，但在细节实现上有所不同。
总结
模板方法模式是将不变的行为放在父类中，具体的实现延迟到子类中，从而实现了代码复用和灵活扩展。在实际开发中，例如工作流引擎、报表生成等场景，都可以看到模板方法模式的身影。