模板方法模式是一種行為型設(shè)計(jì)模式，將規(guī)律方法沉淀成一種固定的格式，固化到模板中供子類繼承，對未確定的步驟方法進(jìn)行抽象，具體的實(shí)現(xiàn)放在子類中。模板方法定義一個操作的算法框架，實(shí)現(xiàn)其中一部分確定的步驟方法，對于另外一部分不確定的步驟方法就定義成抽象方法行為，這一部分具體的實(shí)現(xiàn)放在子類中。模板方法使子類可以在不改變算法框架的前提下，實(shí)現(xiàn)或者重新定義算法中的某些步驟方法。

模板方法的方法及頂層控制邏輯定義在父類中，在方法的定義中使用抽象方法，實(shí)際的方法功能實(shí)現(xiàn)是由子類完成的，因此不同的子類執(zhí)行會得到不同的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，但是處理流程還是按照父類實(shí)現(xiàn)的方式。模板方法及頂層的控制邏輯不能被子類修改，通過子類繼承的方式實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展，也就是說功能的擴(kuò)展對修改關(guān)閉，對擴(kuò)展開放，這遵循了開閉原則。另外，父類的實(shí)現(xiàn)依賴底層的接口，而不是依賴具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這遵循了依賴倒置的原則。

與模板方法模式相關(guān)的設(shè)計(jì)模式：

工廠方法模式：工廠方法模式(詳見：一文搞懂怎么用C語言實(shí)現(xiàn)工廠方法模式)是模板方法模式的特殊情況，它使用子類來產(chǎn)生對象實(shí)例。策略模式：策略模式(后續(xù)的文章會詳解)會切換整個算法，不是修改算法中某一步驟的實(shí)現(xiàn)方式。在設(shè)計(jì)一個軟件系統(tǒng)時，會遇到如下問題：知道一個算法的關(guān)鍵步驟，并且確定了這些步驟的執(zhí)行流程，但是某些步驟的具體實(shí)現(xiàn)是未知的。這就需要模板方法模式了，它把我們不知道具體實(shí)現(xiàn)的步驟封裝成抽象方法，提供一個按順序調(diào)用它們的具體方法，提供給外部調(diào)用，這樣構(gòu)成了一個抽象基類。子類通過繼承這個抽象基類去實(shí)現(xiàn)各個步驟的抽象方法，具體的處理流程是由父類控制的。

AbstractClass(抽象基類)：定義原始操作步驟的抽象方法(primitiveMethod)供子類實(shí)現(xiàn)，并作為在模板方法中被調(diào)用的一個步驟。此外，實(shí)現(xiàn)了不可重寫的模板方法(templateMethod)，將所有原始操作組織起來成為一個算法框架或者平臺。ConcreteClassA、ConcreteClassB(實(shí)現(xiàn)類A、實(shí)現(xiàn)類B)：繼承抽象基類，并且對其中的原始操作進(jìn)行分步實(shí)現(xiàn)，可以有多種實(shí)現(xiàn)以呈現(xiàn)每個步驟的多樣性?？偨Y(jié)下來使用場景如下：

各子類中有公共的行為步驟可以提取出來放到一個父類中避免代碼的重復(fù)。父類中實(shí)現(xiàn)算法框架不變的部分，其中可變的行為方法留給子類實(shí)現(xiàn)。允許子類在特定點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。模式動機(jī)

在嵌入式的應(yīng)用場景中，管理資源(例如文件、內(nèi)存)是一件非常麻煩、非常容易出錯的事情。因?yàn)樵诜峙滟Y源后，還必須釋放資源。例如fopen()打開文件后，必須要使用fclose()來關(guān)閉文件，而使用malloc申請內(nèi)存資源后，就必須使用free()函數(shù)來釋放內(nèi)存。

在實(shí)際開發(fā)工作中，稍微對malloc不注意就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。而模板方法模式堪稱預(yù)防這類低級錯誤的神器!

在軟件構(gòu)建過程中，對于某一項(xiàng)任務(wù)，它常常有穩(wěn)定的整體操作結(jié)構(gòu)，但各個子步驟卻有很多改變的需求，或者由于固有的原因(比如框架與應(yīng)用之間的關(guān)系)而無法和任務(wù)的整體結(jié)構(gòu)同時實(shí)現(xiàn)。比如你要從北京去上海出差，出差的工作是不變的，但是使用的交通工具卻有不同的方式，可能有火車、可能飛機(jī)、可能開車。如果寫程序?qū)崿F(xiàn)，則每次都要寫一個不同的類，并且類中實(shí)現(xiàn)功能幾乎一樣，大量重復(fù)的邏輯，相信你已經(jīng)聞到這里面的一些壞味道了。 這種整體功能穩(wěn)定，但是子步驟經(jīng)常改變的需求，就可以使用模板方法設(shè)計(jì)模式來優(yōu)化。

場景案例

場景：現(xiàn)在硬盤卡上存放了多部電影，我們需要在電腦上隨機(jī)讀取播放。

假設(shè)我們動態(tài)申請1G的內(nèi)存空間來存放視頻，如果女主是美女，那么正常播放視頻，播放完后退出程序。如果女主長相感人，則立馬退出程序!

在上面的代碼實(shí)現(xiàn)中，管理內(nèi)存和使用內(nèi)存的代碼耦合在一起。在每個分支情況里面，必須時刻注意內(nèi)存的使用和釋放情況(比如在本例中，free函數(shù)就出現(xiàn)了兩次)。隨著各種程序中的分支越來越多、越來越龐大，有時候很容易忽略對內(nèi)存的釋放，從而引起內(nèi)存泄漏。

解決方案

編寫類似這種資源處理相關(guān)的代碼，之所以很麻煩，是因?yàn)橘Y源管理和資源使用的代碼耦合在一起了，我們只要通過定義一個模板方法函數(shù)，來分離這兩部分的代碼，就可以避免它們各種復(fù)雜的組合情況處理了。請看下面?zhèn)未a:

在上面的代碼實(shí)現(xiàn)中，我們通過定義一個模板函數(shù)，使得資源的分配和釋放都統(tǒng)一在模板函數(shù)中完成了，避免了分配資源后容易忘記釋放的問題。在資源使用過程中，可以更專注于業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，各函數(shù)的職責(zé)更加清晰。

內(nèi)存的分配釋放，可能會在代碼中多次出現(xiàn)。這時，只需要簡單地調(diào)用模板方法函數(shù)即可，一定程度上減少了代碼重復(fù)。而以后資源的使用場景發(fā)生變化的話，也只要再新增一個類似act_movie的函數(shù)即可。

總結(jié)

這就是c語言中的模板方法模式，重點(diǎn)在于封裝不變部分，擴(kuò)展可變部分。對不變部分合理封裝，既可以預(yù)防程序出錯，也可以提取公眾部分代碼，減少代碼重復(fù)。