C# 設計模式精講：模板方法模式

一、模板方法模式：定義算法骨架，延遲步驟到子類

在抽象類中實現算法不變部分（模板方法），將可變步驟聲明為抽象方法（基本方法）強制子類實現。不同子類提供不同實現，從而實現算法多樣性。這是基於繼承的代碼復用基石，也是面向對象設計核心。

二、兩大角色結構

• 抽象模板角色：定義抽象基本操作；實現模板方法，組合基本操作形成算法骨架。
• 具體模板角色：實現父類抽象基本操作，提供具體步驟邏輯。

一個抽象模板可對應多個具體模板，各自給出不同步驟實現。

三、結構型示例

// Template Method pattern -- Structural example
using System;

abstract class AbstractClass {
    abstract public void PrimitiveOperation1();
    abstract public void PrimitiveOperation2();
    public void TemplateMethod() {
        Console.WriteLine("In AbstractClass.TemplateMethod()");
        PrimitiveOperation1();
        PrimitiveOperation2();
    }
}

class ConcreteClass : AbstractClass {
    public override void PrimitiveOperation1() { Console.WriteLine("Called ConcreteClass.PrimitiveOperation1()"); }
    public override void PrimitiveOperation2() { Console.WriteLine("Called ConcreteClass.PrimitiveOperation2()"); }
}

public class Client {
    public static void Main() {
        ConcreteClass c = new ConcreteClass(); c.TemplateMethod();
    }
}

四、繼承作為復用工具的認知演進

1. 不知其一：初學者不懂繼承，靠委派復用。
2. 知其一、不知其二：發現繼承易用，濫用繼承替代委派，有濫用風險。
3. 知其二：專家警告繼承濫用，提倡組合/委派替代（GOF 多數模式皆此道）。
4. 知其三：繼承非完全不可用。類型層次結構利於抽象設計與復用。模板方法模式鼓勵恰當使用繼承：將通用行為上移基類，特化行為下放子類。

五、實戰應用：數據庫訪問模板

// Template Method pattern -- Real World example
using System; using System.Data; using System.Data.OleDb;

abstract class DataObject {
    abstract public void Connect();
    abstract public void Select();
    abstract public void Process();
    abstract public void Disconnect();
    public void Run() { // 模板方法
        Connect(); Select(); Process(); Disconnect();
    }
}

class CustomerDataObject : DataObject {
    private string connStr = "provider=Microsoft.JET.OLEDB.4.0; data source=c:\\nwind.mdb";
    private string cmdStr; private DataSet ds;
    public override void Connect() { /* 無操作 */ }
    public override void Select() {
        cmdStr = "select CompanyName from Customers";
        OleDbDataAdapter da = new OleDbDataAdapter(cmdStr, connStr);
        ds = new DataSet(); da.Fill(ds, "Customers");
    }
    public override void Process() {
        DataTable dt = ds.Tables["Customers"];
        foreach (DataRow dr in dt.Rows) Console.WriteLine(dr["CompanyName"]);
    }
    public override void Disconnect() { /* 無操作 */ }
}

public class TemplateMethodApp {
    public static void Main() { new CustomerDataObject().Run(); }
}

註：需 C 盤根目錄有 nwind.mdb（Office 安裝目錄可尋）。

六、模板方法中的三類基本方法

七、重構原則：行為上移，狀態下放

1. 根據行為而非狀態定義類。
2. 實現行為時用抽象狀態（調用取值方法）而非具體狀態（直接引用屬性）。
3. 劃分操作層次，核心方法置於 Kernel Methods 供子類替換。
4. 狀態屬性聲明延遲到子類；抽象類調用抽象取值方法。

遵循此原則可將介面與實現、抽象與具體分離，最大化代碼復用，這正是模板方法模式的指引方向。