设计模式之模板方法模式(封装算法)
设计模式之模板方法模式(封装算法)
第一次设计
下面，我们的学习将从咖啡和茶的制作上开始进行。
泡咖啡的步骤：
- 把水煮沸
- 用沸水冲泡咖啡
- 把咖啡倒入杯子
- 加糖和牛奶
泡茶的步骤：
- 把水煮沸
- 用沸水侵泡茶叶
- 把茶倒入杯子
- 加柠檬
下面，用代码来实现上面的步骤：
咖啡的实现：
public class Coffee
{
void prepareRecipe()
{
boilWater();
brewCoffeeGrinds();
pourInCup();
addSugarAndMilk();
}
public void boilWater()
{
Console.WriteLine("Boiling water");
}
public void brewCoffeeGrinds()
{
Console.WriteLine("Dripping Coffee through filter");
}
public void pourInCup()
{
Console.WriteLine("Pouring into cup");
}
public void addSugarAndMilk()
{
Console.WriteLine("Adding Sugar and milk");
}
}茶的实现：
public class Tea
{
void prepareRecipe()
{
boilWater();
brewTeaBag();
addLemon();
pourInCup();
}
public void boilWater()
{
Console.WriteLine("Boiling water");
}
public void brewTeaBag()
{
Console.WriteLine("Steeping the tea");
}
public void pourInCup()
{
Console.WriteLine("pouring into cup");
}
public void addLemon()
{
Console.WriteLine("Adding Lemon");
}
}改进
从上面的代码可以发现，有两个步骤我们是重复了的，我们可以把重复的部分抽取出来，放入到一个基类中。
把boilWater()、pourInCup()提取出来放入基类，把prepareRecipe()定义成抽象方法。但这样定义，对于prepareRecipe()仍然需要实现两次，我们将boilWater()、pourInCup()泛化，使用brew()和addCondiments()来替代，并且在基类中，将其定义成抽象方法。这样prepareRecipe()不在抽象，而是在基类中实现。
基类：
public abstract class CaffeineBeverage
{
public void prepareRecipe()
{
boilWater();
brew();
addCondiments();
pourInCup();
}
public void boilWater()
{
Console.WriteLine("Boiling water");
}
public void pourInCup()
{
Console.WriteLine("pouring into cup");
}
public abstract void brew();
public abstract void addCondiments();
}下面看一幅图，来看看我们现在都做了些什么：
什么是模板方法
模板方法定义了一个算法的步骤，并允许子类为一个或多个步骤提供实现
在上面的代码中，我们模板方法就是prepareRecipe()，原因：
- 它是一个方法
- 它用作一个算法模板，在这个例子中，算法是用来制作咖啡因饮料
- 在这里模板中，算法内的每一个步骤都被一个方法代表了。
定义模板方法模式
模板方法模式：在一个方法定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤
这个抽象类包含了模板方法。
primitiveOperation1()、primitiveOperation2()模板方法所用到的操作的抽象版本，模板方法本身和这两个操作的具体实现之间被解耦。
一个模板方法中可能许多具体类，这个具体类实现了抽象类的操作。
钩子（对模板方法进行挂钩）
钩子是一种被声明在抽象类中的方法，但只有空的或者默认的实现。钩子的存在，可以让子类有能力对算法的不同点进行挂钩。要不要挂钩，由子类决定。
下面来看看代码怎么写：
public abstract class CaffeineBeverageWithHook
{
void prepareRecipe()
{
boilWater();
brew();
poueInCup();
if (customerWantsCondiments())
{
addCondiments();
}
}
public abstract void brew();
public abstract void addCondiments();
void boilWater()
{
Console.WriteLine("Boiling water");
}
void poueInCup()
{
Console.WriteLine("Pouring into cup");
}
bool customerWantsCondiments()//这就是一个钩子，子类可以覆盖（这个方法通常是空的实现）
{
return true;
}
}使用钩子
让我们看看它在实际代码里面的应用
子类继承：
public class CoffeeWithHook : CaffeineBeverageWithHook
{
public override void addCondiments()
{
Console.WriteLine("Adding Sugar through filter");
}
public override void brew()
{
Console.WriteLine("Dripping Coffee through filter");
}
public override bool customerWantsCondiments()
{
Console.WriteLine("Adding Sugar through filter？Y/N");
string s = Console.ReadLine();
if (s=="y")
{
return true;
}
return false;
}
}测试：
static void Main(string[] args)
{
CoffeeWithHook coffeewithhool=new CoffeeWithHook();
coffeewithhool.prepareRecipe();
Console.ReadKey();
}关于钩子
什么时候使用钩子
当算法的某个实现可选的时候，可以使用钩子。当算法的某个实现是必须的时候，使用抽象方法
钩子的目的
钩子可以让子类有能力为其基类做一些决定。
好莱坞原则
好莱坞原则：别调用我们，我们会调用你。
好莱坞原则防止依赖腐败：当高层组件依赖底层组件，而底层组件又依赖高层组件，而高层组件又依赖边测组件，边侧组件又依赖高层组件，这样依赖腐败就发生了。
在好莱坞原则下，我们允许底层组件将自己挂钩到系统上，但高层组件会决定什么时候调用这些底层组件。
好莱坞原则应用
我们在之前设计模板方法的时候，其实就用到了好莱坞原则：
在上面图中，CaffeineBeverage就是我们的高层组件，它能够控制冲泡方法的算法，只有在需要子类实现某个方法是才调用，饮料的客户代码只依赖CaffeineBeverage的抽象，而不依赖具体的类。
好莱坞原则和依赖倒置原则
在这里我们看到好莱坞原则感觉和依赖倒置原则很像，都是用于解耦。
依赖倒置原则让我们尽量避免使用具体类，而多使用抽象，它更加注重与在设计中避免依赖。
好莱坞原则则是一种用在创建框架或组件上的一种技巧，好让底层组件能够被挂钩计算，而又不会让高层组件依赖底层组件，它是创建一个有弹性的设计，允许底层结构能够互相操作，而又防止太过于依赖。
使用模板方法来排序
使鸭子类继承至IComparable接口,之后使用sort方法进行排序
public class Duck:IComparable
{
private string name;
private int weight;
public Duck(string name, int weight)
{
this.name = name;
this.weight = weight;
}
public string toString()
{
return name + "weighs" + weight;
}
public int CompareTo(object obj)//需要提供的实现
{
Duck otherDuck = (Duck) obj;
if (this.weight<otherDuck.weight)
{
return -1;
}
else if (this.weight==otherDuck.weight)
{
return 0;
}
else
{
return 1;
}
}
}排序
static void Main(string[] args)
{
List<Duck> ducks=new List<Duck>{new Duck("11",11),new Duck("2",2),new Duck("13",13),new Duck("7",7)};
DisPlay(ducks);
ducks.Sort();
DisPlay(ducks);
Console.ReadKey();
}在上面的例子中，我们可以看到子类提供的实现排序方法的算法。