临近毕业，很多人都会到人才网发布简历以寻求符合自己要求的岗位。登陆人才网，系统会给我们提供一份统一的模板，我们只需要按照要求填写个人信息、教育背景、工作经历、项目经验等内容就可以了。虽然大家都是使用相同的模板，但每个人填写的求职信息各不相同，简历也就各不一样。在设计模式中，也存在类似的一种模式。实现某个功能需要多个步骤，其中有些步骤是固定的，有些步骤是不固定的，存在可变性，提供一个模板方法来定义这些步骤的执行次序，而通过其子类来覆盖某些步骤，从而使得相同的算法框架可以有不同的执行结果，称之为模板方法模式。

1、模板方法模式

模板方法模式是一种基于继承的代码复用技术，它是一种类行为型模式。

模板方法模式是结构最简单的行为型设计模式，在其结构中只存在父类与子类之间的继承关系。通过使用模板方法模式，可以将一些复杂流程的实现步骤封装在一系列基本方法中，在抽象父类中提供一个称之为模板方法的方法来定义这些基本方法的执行次序，而通过其子类来覆盖某些步骤，从而使得相同的算法框架可以有不同的执行结果。模板方法模式提供了一个模板方法来定义算法框架，而某些具体步骤的实现可以在其子类中完成。

模板方法模式结构比较简单，其核心是抽象类和其中的模板方法的设计。

模板方法模式结构图

(1) AbstractClass（抽象类）：在抽象类中定义了一系列基本操作(PrimitiveOperations)，这些基本操作可以是具体的，也可以是抽象的，每一个基本操作对应算法的一个步骤，在其子类中可以重定义或实现这些步骤。同时，在抽象类中实现了一个模板方法(Template Method)，用于定义一个算法的框架，模板方法不仅可以调用在抽象类中实现的基本方法，也可以调用在抽象类的子类中实现的基本方法，还可以调用其他对象中的方法。

(2) ConcreteClass（具体子类）：它是抽象类的子类，用于实现在父类中声明的抽象基本操作以完成子类特定算法的步骤，也可以覆盖在父类中已经实现的具体基本操作。

在实现模板方法模式时，开发抽象类的软件设计师和开发具体子类的软件设计师之间可以进行协作。一个设计师负责给出一个算法的轮廓和框架，另一些设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。实现这些具体逻辑步骤的方法即为基本方法，而将这些基本方法汇总起来的方法即为模板方法，模板方法模式的名字也因此而来。下面将详细介绍模板方法和基本方法：

1. 模板方法

一个模板方法是定义在抽象类中的、把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。这个模板方法定义在抽象类中，并由子类不加以修改地完全继承下来。模板方法是一个具体方法，它给出了一个顶层逻辑框架，而逻辑的组成步骤在抽象类中可以是具体方法，也可以是抽象方法。

2. 基本方法

基本方法是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分。基本方法又可以分为2种：抽象方法、具体方法。

(1) 抽象方法：一个抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。

(2) 具体方法：一个具体方法由一个抽象类或具体类声明并实现，其子类可以进行覆盖也可以直接继承。

2、SIM9000短信接收模块的设计与实现

SIM9000短信PDU协议格式

本例中，为了突出模板方法模式的思想，将简化实现过程。对接收的短信，只关心发送人是谁、接收的数据长度、以及接收的数据内容。其它的信息不做处理。我们发现，对PDU字符串进行译码有三个基本操作，接收短信、对短信内容进行译码、显示译码之后的短信内容。接收短信和显示译码之后的内容是两个固定的基本方法，而对短信进行译码是一个不固定的基本方法，可以使用(7转8算法)对PDU串进行译码，也可以使用(8转7算法)进行译码操作。

请使用模板方法模式实现对PDU字符串进行7转8译码，8转7两种译码。（具体两种译码细节读者不需要关心，只需要关注模板方法模式的思想就可以了）。

对短信PDU串进行译码实现代码如下:

#ifndef _DECRYPT_H_
#define _DECRYPT_H_

#include 
  
   
#include 
   
     using namespace std; //接收到的短消息 class ShortMsg { public: //基本方法: 接收编码后的消息 void RecvMsg() { cout << "接收编码后的: <发送人> 字段内容" << endl; cout << "接收编码后的: <消息长度> 字段内容" << endl; cout << "接收编码后的: <数据内容> 字段内容" << endl; cout << "------------------------------------------" << endl << endl; } //基本方法: 译码消息 virtual void DecryptMsg() = 0; //基本方法: 显示译码后的消息 void DisplayMsg() { cout << "显示译码后的: <发送人> 字段内容" << endl; cout << "显示译码后的: <消息长度> 字段内容" << endl; cout << "显示译码后的: <数据内容> 字段内容" << endl; cout << "------------------------------------------" << endl << endl; } //模板方法: 执行译码操作 void ExcuteDecrypt() { RecvMsg(); DecryptMsg(); DisplayMsg(); } }; //7转8译码 class SevenTo8Decrypt : public ShortMsg { public: //7转8译码 void DecryptMsg() { cout << "对编码后的: <发送人> 字段内容进行7转8译码" << endl; cout << "对编码后的: <消息长度> 字段内容进行7转8译码" << endl; cout << "对编码后的: <数据内容> 字段内容进行7转8译码" << endl; cout << "------------------------------------------" << endl << endl; } }; //8转7译码 class EightTo7Decrypt : public ShortMsg { public: //8转7译码 void DecryptMsg() { cout << "对编码后的: <发送人> 字段内容进行8转7译码" << endl; cout << "对编码后的: <消息长度> 字段内容进行8转7译码" << endl; cout << "对编码后的: <数据内容> 字段内容进行8转7译码" << endl; cout << "------------------------------------------" << endl << endl; } }; #endif
   
  

测试文件实现代码如下:

#include 
  
   
#include "Decrypt.h"
using namespace std;

int main()
{
	//对接收到的消息进行7转8译码
	ShortMsg * p7To8Decrypt = new SevenTo8Decrypt();
	p7To8Decrypt->ExcuteDecrypt();
		
	delete p7To8Decrypt;

	return 0;
}
  

如果需要使用其它的译码方法，只需要从抽象短消息类派生一个子类，实现父亲中声明的译码接口。无需修改之前的代码。符合"开放封闭原则"。

3、模板方法模式总结

模板方法模式是基于继承的代码复用技术，将公共的方法(一般都是不变的部分)封装到父类中，而可变的部分可以通过继承来继续扩展，把变化部分和不变化部分分隔开。一方面能够实现代码复用，另一方面便于维护，它体现了面向对象的诸多重要思想，如封装变化思想"找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。换句话说，如果每次新的需求一来，都会使某些方面的代码发生变化，那么可以确定，这部分的代码需要被抽象出来，和其他稳定的代码有所区别"。模板方法把一些基本方法按照一定的顺序组合起来，实现某个功能。如果不使用模板方法把这些基本方法按照一定的顺序给组合起来，则子类可以使用任意的顺序组合这些基本方法，导致程序逻辑混乱，无法控制。模式广泛应用于框架设计中，以确保通过父类来控制处理流程的逻辑顺序。

1.模板方法模式的主要优点

(1) 在父类中形式化地定义一个算法，而由它的子类来实现细节的处理，在子类实现详细的处理算法时并不会改变算法中步骤的执行次序。