在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計過程中，程序員常常會遇到這種情況：設(shè)計一個系統(tǒng)時知道了算法所需的關(guān)鍵步驟，而且確定了這些步驟的執(zhí)行順序，但某些步驟的具體實現(xiàn)還未知，或者說某些步驟的實現(xiàn)與具體的環(huán)境相關(guān)。
例如，一個人每天會起床、吃飯、做事、睡覺等，其中“做事”的內(nèi)容每天可能不同。我們把這些規(guī)定了流程或格式的實例定義成模板，允許使用者根據(jù)自己的需求去更新它，例如，簡歷模板、論文模板、Word 中模板文件等。

定義與特點

模板方法（Template Method）模式的定義如下：定義一個操作中的算法骨架，而將算法的一些步驟延遲到子類中，使得子類可以不改變該算法結(jié)構(gòu)的情況下重定義該算法的某些特定步驟。它是一種類行為型模式。

該模式的主要優(yōu)點如下：

• 它封裝了不變部分，擴展可變部分。它把認(rèn)為是不變部分的算法封裝到父類中實現(xiàn)，而把可變部分算法由子類繼承實現(xiàn)，便于子類繼續(xù)擴展。

• 它在父類中提取了公共的部分代碼，便于代碼復(fù)用。

• 部分方法是由子類實現(xiàn)的，因此子類可以通過擴展方式增加相應(yīng)的功能，符合開閉原則。

該模式的主要缺點如下：

• 對每個不同的實現(xiàn)都需要定義一個子類，這會導(dǎo)致類的個數(shù)增加，系統(tǒng)更加龐大，設(shè)計也更加抽象。

• 父類中的抽象方法由子類實現(xiàn)，子類執(zhí)行的結(jié)果會影響父類的結(jié)果，這導(dǎo)致一種反向的控制結(jié)構(gòu)，它提高了代碼閱讀的難度。

結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

模板方法模式需要注意抽象類與具體子類之間的協(xié)作。它用到了虛函數(shù)的多態(tài)性技術(shù)以及“不用調(diào)用我，讓我來調(diào)用你”的反向控制技術(shù)。

模式的結(jié)構(gòu)

模板方法模式包含以下主要角色：

抽象類（Abstract Class）：負(fù)責(zé)給出一個算法的輪廓和骨架。它由一個模板方法和若干個基本方法構(gòu)成，這些方法的定義如下：

• 模板方法：定義了算法的骨架，按某種順序調(diào)用其包含的基本方法。

• 基本方法：是整個算法中的一個步驟，包含以下幾種類型：

• 抽象方法：在抽象類中申明，由具體子類實現(xiàn)。

• 具體方法：在抽象類中已經(jīng)實現(xiàn)，在具體子類中可以繼承或重寫它。

• 鉤子方法：在抽象類中已經(jīng)實現(xiàn)，包括用于判斷的邏輯方法和需要子類重寫的空方法兩種。

具體子類（Concrete Class）：實現(xiàn)抽象類中所定義的抽象方法和鉤子方法，它們是一個頂級邏輯的一個組成步驟。

模板方法模式的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：

模式的實現(xiàn)

模板方法模式的代碼如下：

class Program
{    
    static void Main(string[] args)
    {
        AbstractClass tm=new ConcreteClass();
        tm.TemplateMethod();
        
        Console.Read();
    }
}

//抽象類
public abstract class AbstractClass
{
    public void TemplateMethod() //模板方法
    {
        SpecificMethod();
        AbstractMethod1();          
        AbstractMethod2();
    }  
    public void SpecificMethod() //具體方法
    {
        Console.WriteLine("抽象類中的具體方法被調(diào)用...");
    }   
    public abstract void AbstractMethod1(); //抽象方法1
    public abstract void AbstractMethod2(); //抽象方法2
}

//具體子類
public class ConcreteClass : AbstractClass
{
    public override void AbstractMethod1()
    {
        Console.WriteLine("抽象方法1的實現(xiàn)被調(diào)用...");
    }
    public override void AbstractMethod2()
    {
        Console.WriteLine("抽象方法2的實現(xiàn)被調(diào)用...");
    }
}

程序的運行結(jié)果如下：

抽象類中的具體方法被調(diào)用...
抽象方法1的實現(xiàn)被調(diào)用...
抽象方法2的實現(xiàn)被調(diào)用...

應(yīng)用場景

模板方法模式通常適用于以下場景:

• 算法的整體步驟很固定，但其中個別部分易變時，這時候可以使用模板方法模式，將容易變的部分抽象出來，供子類實現(xiàn)。

• 當(dāng)多個子類存在公共的行為時，可以將其提取出來并集中到一個公共父類中以避免代碼重復(fù)。首先，要識別現(xiàn)有代碼中的不同之處，并且將不同之處分離為新的操作。最后，用一個調(diào)用這些新的操作的模板方法來替換這些不同的代碼。

• 當(dāng)需要控制子類的擴展時，模板方法只在特定點調(diào)用鉤子操作，這樣就只允許在這些點進行擴展。

擴展：重寫鉤子方法

在模板方法模式中，基本方法包含：抽象方法、具體方法和鉤子方法，正確使用“鉤子方法”可以使得子類控制父類的行為。如下面例子中，可以通過在具體子類中重寫鉤子方法 HookMethod1() 和 HookMethod2() 來改變抽象父類中的運行結(jié)果，其結(jié)構(gòu)圖如圖所示：

程序代碼如下：

class Program
{    
    static void Main(string[] args)
    {
        HookAbstractClass tm = new HookConcreteClass();
        tm.TemplateMethod();
        
        Console.Read();
    }
}

//含鉤子方法的抽象類
public abstract class HookAbstractClass
{
    public void TemplateMethod() //模板方法
    {
        AbstractMethod1();
        HookMethod1();
        if(HookMethod2())
        {
            SpecificMethod();   
        }
         AbstractMethod2();
    }  
    public void SpecificMethod() //具體方法
    {
        Console.WriteLine("抽象類中的具體方法被調(diào)用...");
    }
    public virtual void HookMethod1(){}  //鉤子方法1
    public virtual bool HookMethod2() //鉤子方法2
    {
        return true;
    }
    public abstract void AbstractMethod1(); //抽象方法1
    public abstract void AbstractMethod2(); //抽象方法2
}

//含鉤子方法的具體子類
public class HookConcreteClass : HookAbstractClass
{
    public override void AbstractMethod1()
    {
        Console.WriteLine("抽象方法1的實現(xiàn)被調(diào)用...");
    }
    public override void AbstractMethod2()
    {
        Console.WriteLine("抽象方法2的實現(xiàn)被調(diào)用...");
    }
    public override void HookMethod1()
    {
        Console.WriteLine("鉤子方法1被重寫...");
    }
    public override bool HookMethod2()
    {
        return false;
    }
}