23种设计模式-模板方法

模式定义

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式，它通过定义算法的骨架（固定步骤），允许子类在不改变算法结构的情况下重写特定步骤。该模式的核心是将通用流程封装在基类中，通过继承实现扩展。

---

模式结构

抽象基类（AbstractClass）

定义模板方法 execute()，包含固定执行流程（如初始化→加工→收尾）声明纯虚函数（如 performMachining()）用于子类实现可变步骤 具体子类（ConcreteClass）实现基类中的抽象方法，定义具体加工逻辑（如钻孔、铣削） 客户端（Client）通过基类指针/引用调用模板方法，实现多态执行

---

适用场景

流程标准化：数控系统中不同加工类型共享相同执行流程（如预热→加工→冷却） 代码复用：避免重复编写通用步骤代码（如设备初始化） 扩展性需求：新增加工类型只需继承基类并实现特定步骤

---

C++示例（数控系统场景）

场景说明： 数控系统需要统一管理不同加工类型（钻孔/铣削）的执行流程，确保所有加工任务都遵循初始化→加工→清理的标准步骤。

#include // 抽象基类：加工流程模板 class MachiningProcess { public: // 模板方法（固定流程） void execute() { initialize(); performMachining(); finalize(); } protected: // 通用步骤（基类实现） void initialize() { std::cout << "设备初始化完成" << std::endl; } void finalize() { std::cout << "清理加工环境" << std::endl << std::endl; } // 可变步骤（子类实现） virtual void performMachining() = 0; }; // 具体子类：钻孔流程 class DrillingProcess : public MachiningProcess { protected: void performMachining() override { std::cout << "执行钻孔：转速2500rpm，深度10mm" << std::endl; } }; // 具体子类：铣削流程 class MillingProcess : public MachiningProcess { protected: void performMachining() override { std::cout << "执行铣削：进给速度500mm/min，切削宽度5mm" << std::endl; } }; int main() { MachiningProcess* process1 = new DrillingProcess(); process1->execute(); // 输出钻孔流程 MachiningProcess* process2 = new MillingProcess(); process2->execute(); // 输出铣削流程 delete process1; delete process2; return 0; }

输出结果

设备初始化完成 执行钻孔：转速2500rpm，深度10mm 清理加工环境 设备初始化完成 执行铣削：进给速度500mm/min，切削宽度5mm 清理加工环境

---

实现要点

模板方法封装流程：execute() 方法定义了不可变的执行顺序 钩子方法隔离变化：performMachining() 由子类实现具体加工逻辑 开闭原则：新增加工类型只需继承基类，无需修改现有代码

通过该模式，数控系统可以统一管理各类加工任务的执行流程，同时支持灵活扩展新的加工类型。