C#设计模式-模板方法模式(Template Method)

概念

模板指一些可以套用的公共内容，例如网页模板是当网站中有许多页面版式色彩相同的情况下，将其定义为网页模板，并定义其中部分可编辑，部分不可编辑，那么在利用网页模板制作其他页面时就会很方便，不易出错。
在设计模式中，模板方法模式中模板和生活中模板概念非常类似，在一个抽象类中定义一个操作中的算法骨架（对应于模板），而将一些步骤延迟到子类中去实现（对应根据自己的情况向模板填充内容）。
在面向对象程序设计过程中，程序员常常会遇到这种情况：设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤，而且确定了这些步骤的执行顺序，但某些步骤的具体实现还未知，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。此时就可以采用模板方法进行设计。

例如公司的入职流程，进入公司，入职准备、入职报到、办理入职手续、进行入职培训，转正，入职结束进入岗位。这些步骤都很固定，但是不同的公司，流程中每个步骤稍有不同。这些不同的可以在具体实现上进行填充。

特点

优点：
它封装了不变部分，扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。
它在父类中提取了公共的部分代码，实现了代码复用。
部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。

缺点：
对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象。
父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。
因为引入了一个抽象类，如果具体实现过多的话，需要用户或开发人员需要花更多的时间去理清类之间的关系。

模式结构

根据模板方法模式类图结构，有利于我们理清该模式中类之间的关系，具体类图如下：

模板方法模式中涉及的角色：
抽象模板角色：定义了一个或多个抽象操作，以便让子类实现，这些抽象操作称为基本操作。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。
　　模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
　　基本方法：是整个算法中的一个步骤，包含了抽象方法、具体方法。
具体模板角色：实现父类所定义的一个或多个抽象方法。

应用场景

算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先，要识别现有代码中的不同之处，并且将不同之处分离为新的操作。最后，用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。

实现

以入职流程为例，进行具体的实现。

using System;

namespace 模板模式
{
    class EntryProcess
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            SamsungEntryProcess samsung = new SamsungEntryProcess();
            HuaweiEntryProcess huawei = new HuaweiEntryProcess();

            samsung.JoiningCompany();
            huawei.JoiningCompany();

            Console.Read();
        }
    }

    // 抽象类，入职流程
    public abstract class TemplateEntryProcess
    {
        // 模板方法，不要把模版方法定义为 Virtual 或 abstract 方法，避免被子类重写，防止更改流程的执行顺序
        public void JoiningCompany()
        {
            this.entryCompany(); // 进入公司
            this.preparationForEntry(); // 入职前准备，整理衣帽等
            this.registrationForEmployment(); // 入职报到
            this.entryProcedures(); // 办理入职手续
            this.inductionTraining(); // 入职培训
            this.evaluationOfConversion(); // 转正评估
            this.entryOver(); // 入职结束，进入岗位
        }

        public abstract void entryCompany();

        public void preparationForEntry()
        {
            Console.WriteLine("做准备，整理衣帽等；");
        }

        public void registrationForEmployment()
        {
            Console.WriteLine("入职报到；");
        }
        public void entryProcedures()
        {
            Console.WriteLine("办理入职手续；");
        }
        public void inductionTraining()
        {
            Console.WriteLine("进行入职培训；");
        }
        public void evaluationOfConversion()
        {
            Console.WriteLine("完成入职前培训，进行转正评估；");
        }
        public void entryOver()
        {
            Console.WriteLine("入职流程完成，进入岗位。");
        }

    }

    // 具体子类，三星入职
    public class SamsungEntryProcess: TemplateEntryProcess
    {
        public override void entryCompany()
        {
            Console.WriteLine("进入三星公司");
        }

    }

    // 具体子类，华为入职
    public class HuaweiEntryProcess: TemplateEntryProcess
    {
        public override void entryCompany()
        {
            Console.WriteLine("进入华为公司");
        }
    }
}

执行后结果

进入三星公司
做准备，整理衣帽等；
入职报到；
办理入职手续；
进行入职培训；
完成入职前培训，进行转正评估；
入职流程完成，进入岗位。
进入华为公司
做准备，整理衣帽等；
入职报到；
办理入职手续；
进行入职培训；
完成入职前培训，进行转正评估；
入职流程完成，进入岗位。