Head First设计模式——模板方法模式

前言：本篇我们讲解模板方法模式，我们以咖啡和茶的冲泡来学习模板方法。关于咖啡另一个设计模式例子也以咖啡来讲解，可以看下：Head First设计模式——装饰者模式

废话不多说，开始进入模板方法模式。

一、冲泡咖啡和茶

冲泡咖啡的步骤：

（1）把水烧开

（2）用开水冲泡咖啡

（3）把咖啡到进杯子

（4）加糖和牛奶

冲泡茶的步骤

（1）把水烧开

（2）用开水浸泡茶

（3）把茶到进杯子

（4）加柠檬

实现冲泡咖啡和茶的两个类

    public class Coffee
    {
        public void PrepareRecipe()
        {
            BoilWater();
            BrewCoffeeGrinds();
            PourInCup();
            AddSugarAndMilk();
        }
        public void BoilWater()
        {
            Console.WriteLine("烧开水");
        }

        public void BrewCoffeeGrinds()
        {
            Console.WriteLine("开水冲泡咖啡");
        }

        public void PourInCup()
        {
            Console.WriteLine("咖啡到进杯子");
        }

        public void AddSugarAndMilk()
        {
            Console.WriteLine("加糖和牛奶");
        }
    }

　　

    public class Tea
    {
        public void PrepareRecipe() {
            BoilWater();
            SteepTeaBag();
            PourInCup();
            AddLemon();
        }
        public void BoilWater()
        {
            Console.WriteLine("烧开水");
        }

        public void SteepTeaBag()
        {
            Console.WriteLine("开水浸泡茶");
        }

        public void PourInCup()
        {
            Console.WriteLine("茶到进杯子");
        }

        public void AddLemon()
        {
            Console.WriteLine("加柠檬");
        }
    }

　　我们从这两个类发现了一些重复的代码，有重复的代码表示我们需要理一下我们的实现方式或者设计。咖啡和茶的代码在第1步和第3步的方法都是一样，其他两个方法是各自独有的，那我们可以将相同的方法抽象到同一个基类中。可能类似如下方式

　　咖啡和茶自己特有的方法，放在自己的类中，每个子类都覆盖PrepareRecipe()方法，并实现自己的冲泡。

二、更进一步的改进

　　通过上面的继承改造我们感觉是否还是有些共同方法没有封装干净，还有什么共同点没有封装了。在咖啡和茶类中都有PrepareRecipe()方法，他们的步骤都是一样的，只是特定步骤的实现方式不一样，那我们如何抽象PrepareRecipe()方法？我们从每个子类中逐步抽离

① 遇到的第一个问题，咖啡和茶的冲泡浸泡方法不一样，所以给他们一个新的方法名称Brew()，然后不管是冲泡还是浸泡都用这个名称。同样的加东西我们也类似的取一个新的方法名称来解决，就叫AddCondiments()。这样一来PrepareRecipe()方法就改造成这样：

        public void PrepareRecipe()
        {
            BoilWater();
            Brew();
            PourInCup();
            AddCondiments();
        }

② 我们现在有了新的PrepareRecipe()方法，需要让他符合代码，所以我们再改造父类CoffeineBeverage

    public abstract class CoffeineBeverage
    {
        public  void PrepareRecipe()
        {
            BoilWater();
            Brew();
            PourInCup();
            AddCondiments();
        }

        public abstract void AddCondiments();
        public abstract void Brew();

        private void BoilWater()
        {
            Console.WriteLine("烧开水");
        }

        private void PourInCup()
        {
            Console.WriteLine("茶到进杯子");
        }
    }

③ 最后我们需要处理下咖啡和茶类让它们继承父类，实现自己的特有方法。

    public class Coffee: CoffeineBeverage
    {
        public override void Brew()
        {
            Console.WriteLine("开水冲泡咖啡");
        }
        public override void AddCondiments()
        {
            Console.WriteLine("加糖和牛奶");
        }
    }

    public class Tea:CoffeineBeverage
    {
        public override void Brew()
        {
            Console.WriteLine("开水浸泡茶");
        }
        public override void AddCondiments()
        {
            Console.WriteLine("加柠檬");
        }

    }

三、模板方法模式

　基本上，通过第二步的改进我们实现的就是模板方法模式。PrepareRecipe()是我们的抽象模板方法。

（1）它是一个方法

（2）它用作一个算法的模板，在本例中，算法就是用来制作饮料。在这个模板中算法内的每一个步骤都被一个方法代表。某些方法由父类处理，有些则由子类处理，需要子类处理的方法在父类中被定义成抽象方法。

定义：

模板方法模式：在一个方法中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。

类图：

四、模板钩子

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。

例如茶里面需不需要加柠檬可以子类自己决定

     public abstract class CoffeineBeverage
    {
        public void PrepareRecipe()
        {
            BoilWater();
            Brew();
            PourInCup();
            if (CustomerWantsCondiments())
            {
                AddCondiments();
            }
        }

        public virtual bool CustomerWantsCondiments()
        {
            return true;
        }

        public abstract void AddCondiments();
        public abstract void Brew();

        private void BoilWater()
        {
            Console.WriteLine("烧开水");
        }

        private void PourInCup()
        {
            Console.WriteLine("茶到进杯子");
        }
    }

　　不加柠檬的茶

    public class Tea : CoffeineBeverage
    {
        public override bool CustomerWantsCondiments()
        {
            return false;
        }
        public override void Brew()
        {
            Console.WriteLine("开水浸泡茶");
        }
        public override void AddCondiments()
        {
            Console.WriteLine("加柠檬");
        }

    }

　　测试：

五、好莱坞原则

模板方法模式当中涉及到好莱坞原则

好莱坞原则：别调用（打电话给）我们，我们会调用（打电话给）你。

好莱坞原则是一种防止“依赖腐败”的方法。当高层组件依赖低层组件，低层组件又依赖高层组件，依赖腐败就产生了。在这种情况下，很难有人搞懂系统的设计和维护难度加大。

在好莱坞原则之下，我们允许低层组件将自己挂钩到系统上，高层组件会决定什么时候和怎样使用这些低层组件。换句话说，高层组件对待低层组件方式就是“别调用我们，我们会调用你”。

而我们的模板方法模式是如何遵循这一设计原则的：CoffeineBeverage是我们的高层组件，它控制冲泡的算法，只有在需要子类实现某个方法是才会调用子类。而子类Coffee和Tea不会直接调用抽象的父类，只是简单用来提供实现一些自身的细节。