模板方法模式

本课属于 Coddy C# 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 59 课，共 70 课。

模板方法模式是一种行为型模式，它在基类中定义算法的骨架，让子类可以重写特定步骤，而不改变整体结构。基类控制工作流程，派生类则自定义各个部分。

这种模式使用继承和抽象方法。基类包含一个“模板方法”，它会按顺序调用一系列步骤，其中一些步骤是抽象的，必须由子类实现：

public abstract class DataProcessor
{
    // 模板方法：定义算法结构
    public void Process()
    {
        ReadData();
        ProcessData();
        SaveData();
    }
    
    protected abstract void ReadData();
    protected abstract void ProcessData();
    protected virtual void SaveData() => Console.WriteLine("Saving to default location");
}

public class CsvProcessor : DataProcessor
{
    protected override void ReadData() => Console.WriteLine("Reading CSV file");
    protected override void ProcessData() => Console.WriteLine("Parsing CSV data");
}

public class JsonProcessor : DataProcessor
{
    protected override void ReadData() => Console.WriteLine("Reading JSON file");
    protected override void ProcessData() => Console.WriteLine("Parsing JSON data");
    protected override void SaveData() => Console.WriteLine("Saving to cloud");
}

每个子类都提供自己的实现，而基类负责强制执行操作顺序：

DataProcessor csv = new CsvProcessor();
csv.Process();
// 读取 CSV 文件
// 解析 CSV 数据
// 保存到默认位置

DataProcessor json = new JsonProcessor();
json.Process();
// 读取 JSON 文件
// 解析 JSON 数据
// 保存到云端

当多个类共享相同的算法结构，但在具体步骤上有所不同时，模板方法模式就很适用。它将通用逻辑放在基类中，从而促进代码复用，同时通过可重写的方法保留灵活性。

挑战

简单

让我们使用模板方法模式构建一个报告生成系统。不同类型的报告（例如销售报告和库存报告）有相同的整体结构：它们都需要收集数据、设置格式并输出结果，但每种报告类型处理这些步骤的方式各不相同。

你需要将代码分成三个文件：

ReportGenerator.cs：在 Reporting 命名空间中创建一个抽象的 ReportGenerator 类。这个基类通过名为 Generate() 的模板方法定义报告生成算法的框架。该方法应按顺序调用三个步骤：GatherData()、FormatReport() 和 OutputReport()。将 GatherData() 和 FormatReport() 设为抽象方法（每种报告类型都会以不同方式实现它们），而 OutputReport() 应是一个带默认实现的虚方法，该实现会打印 Sending to default printer。
ConcreteReports.cs：在同一命名空间中创建两个继承自 ReportGenerator 的具体报告类：
- SalesReport：实现 GatherData() 并打印 Collecting sales data from database，实现 FormatReport() 并打印 Formatting as sales summary
- InventoryReport：实现 GatherData() 并打印 Scanning warehouse inventory，实现 FormatReport() 并打印 Formatting as inventory list，并重写 OutputReport() 以打印 Sending to warehouse manager
Program.cs：创建报告实例并生成报告，将所有内容整合起来。模板方法确保每份报告都遵循相同的三步流程，但每个步骤的具体行为会根据报告类型而变化。

你将收到一个输入：

报告类型：sales 或 inventory

根据输入创建相应的报告生成器，并调用它的 Generate() 方法。

例如，如果输入是 sales，输出应为：

Collecting sales data from database
Formatting as sales summary
Sending to default printer

如果输入是 inventory，输出应为：

Scanning warehouse inventory
Formatting as inventory list
Sending to warehouse manager

注意，两种报告都遵循完全相同的算法结构（收集、设置格式、输出），但每个步骤的实现都经过了定制。SalesReport 使用默认的输出行为，而 InventoryReport 则重写了该行为。这展示了模板方法模式如何让你控制哪些步骤必须重写，哪些步骤可以选择性地自定义！

亲手试试

using System;
using Reporting;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        string reportType = Console.ReadLine();
        
        // TODO：根据 reportType 创建相应的报告生成器
        // 如果 reportType 是 "sales"，就创建一个 SalesReport
        // 如果 reportType 是 "inventory"，就创建一个 InventoryReport
        // 然后调用报告的 Generate() 方法
        
    }
}