GOF-23 模式分类

从目的来看：

创建型（Creational）模式：将对象的部分创建工作延迟到子类或者其他对象，从而应对需求变化为对象创建时具体类型实现引来的冲击。
结构型（Structural）模式：通过类继承或者对象组合获得更灵活的结构，从而应对需求变化为对象的结构带来的冲击。
行为型（Behavioral）模式：通过类继承或者对象组合来划分类与对象间的职责，从而应对需求变化为多个交互的对象带来的冲击

从范围来看：

类模式处理类与子类的静态关系。
- 倾向于继承
对象模式处理对象间的动态关系。
- 倾向于组合

从封装变化角度对模式分类

组件协作：

Template Method
Observer / Event
Strategy

单一职责：

Decorator
Bridge

对象创建:

Factory Method
Abstract Factory
Prototype
Builder

对象性能：

Singleton
Flyweight

接口隔离:

Façade
Proxy
Mediator
Adapter

状态变化：

Memento
State

数据结构：

Composite
Iterator
Chain of
Resposibility

行为变化：

Command
Visitor

领域问题：

Interpreter

重构获得模式 Refactoring to Patterns

面向对象设计模式是“好的面向对象设计”，所谓“好的面向对象设计”指是那些可以满足 “应对变化，提高复用”的设计。

现代软件设计的特征是“需求的频繁变化”。设计模式的要点是“寻找变化点，然后在变化点处应用设计模式，从而来更好地应对需求的变化”.“什么时候、什么地点应用设计模式”比“理解设计模式结构本身”更为重要。

设计模式的应用不宜先入为主，一上来就使用设计模式是对设计模式的最大误用。没有一步到位的设计模式。敏捷软件开发实践提倡的“Refactoring to Patterns”是目前普遍公认的最好的使用设计模式的方法。

相关的书: 重构, 重构与模式

重构关键技法

静态(绑定)->动态(绑定)
早绑定->晚绑定
继承->组合
编译时依赖->运行时依赖
紧耦合->松耦合

“组件协作”模式

现代软件专业分工之后的第一个结果是“框架与应用程序的划分”，“组件协作”模式通过晚期绑定，来实现框架与应用程序之间的松耦合，是二者之间协作时常用的模式。

典型模式：

Template Method
Observer / Event
Strategy

Template Method

定义一个操作中的算法的骨架 (稳定)，而将一些步骤延迟(变化)到子类中。Template Method使得子类可以不改变(复用)一个算法的结构即可重定义(override 重写)该算法的某些特定步骤

骨架(稳定): Run(), 程序主流程延迟: 一般是定义一个虚函数,让子类去实现(override) 延迟变化, 重定义: Step2(), Step4() 复用: Step1(), Step3(), Step5()

考虑设计模式时,不要考虑极端情况, 例如,Template Method必需假设有稳定点

缺点: 不能看到程序主流程的实现,核心流程

动机

在软件构建过程中，对于某一项任务，它常常有稳定的整体操作结构，但各个子步骤却有很多改变的需求，或者由于固有的原因（比如框架与应用之间的关系）而无法和任务的整体结构同时实现。

如何在确定稳定操作结构的前提下，来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现需求？

结构化软件设计流程

蓝色调用红色, 早绑定的写法

//程序库开发人员
class Library{
public:
    void Step1(){
        //...
    }
    void Step3(){
        //...
    }
    void Step5(){
        //...
    }
};

//应用程序开发人员
class Application{
public:
    bool Step2(){
        //...
    }
    void Step4(){
        //...
    }
};
int main()
{
    Library lib();
    Application app();
    lib.Step1();
    if (app.Step2()){
        lib.Step3();
    }
    for (int i = 0; i < 4; i++){
        app.Step4();
    }
    lib.Step5();
}

面向对象软件设计流程

红色调用蓝色, 晚绑定

//程序库开发人员
class Library{
public:
    //稳定 template method
    void Run(){
        Step1();
        if (Step2()) { //支持变化 ==> 虚函数的多态调用
            Step3(); 
        }
        for (int i = 0; i < 4; i++){
            Step4(); //支持变化 ==> 虚函数的多态调用
        }
        Step5();
    }
    virtual ~Library(){ }
protected:
    void Step1() { //稳定
        //.....
    }
    void Step3() {//稳定
        //.....
    }
    void Step5() { //稳定
        //.....
    }
    virtual bool Step2() = 0;//变化
    virtual void Step4() =0; //变化
};

//应用程序开发人员
class Application : public Library {
protected:
    virtual bool Step2(){
        //... 子类重写实现
    }
    virtual void Step4() {
        //... 子类重写实现
    }
};
int main()
{
    Library* pLib=new Application();
    lib->Run();
    delete pLib;
}

C++中基类的析构函数必需为虚析构函数

结构

找出程序中稳定的部分, 变化的部分

要点总结

Template Method模式是一种非常基础性的设计模式，在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制（虚函数的多态性）为很多应用程序框架提供了灵活的扩展点，是代码复用方面的基本实现结构。

扩展: 继承+多态

除了可以灵活应对子步骤的变化外，“不要调用我，让我来调用你”的反向控制结构是Template Method的典型应用。

C++中的晚绑定机制: 虚函数, 函数指针

在具体实现方面，被Template Method调用的虚方法可以具有实现，也可以没有任何实现（抽象方法、纯虚方法），但一般推荐将它们设置为protected方法。

只有在某些流程中有意义,声明为public没有意义

Classic Knowledge

03 Template Method