話三國～樣板方法模式
諸葛亮智算華容
話說，周瑜赤壁一把大火，燒掉曹操統一天下的夢想之後，諸葛亮也未閒著，正在積極的準備埋伏，要在陸戰徹底殲滅曹操．畫面轉到劉備軍營帳，孔明與劉備等坐定，便對趙雲說：子龍，你帶三千軍馬，在烏林小路埋伏，只可追擊，不可追死，避免敵軍拼死一戰，減少損傷．趙雲領命便退下了；孔明接著傳喚張飛：翼德可領三千兵在葫蘆口埋伏，曹操到的時候已是傍晚、必會埋鍋造飯，一看火起，便可殺出，就算不能抓到曹操，功勞也不小了．張飛聽完大喜，便下去準備；最後孔明又分別吩咐糜芳，劉封交代完任務，便準備散會了．這時候關羽終於按耐不住，上前說道：關某陪大哥征戰多年，未曾落後，今日如此大戰，豈可無我！孔明聽罷曰：我有一個重大任務，想要交給將軍，豈耐因將軍曾受曹操大恩，故此猶豫不決．關羽怒道，吾斬顏良、誅文醜，已報此恩，今日相見，公是公，私是私，豈可混淆！孔明道：口說無憑．關羽答：願立軍令狀！孔明大喜，便道：曹操今夜會經華容道，將軍可埋伏於該地，曹操到時人困馬乏，將軍坐下赤兔馬，曹操必定無法逃脫，就看今夜關將軍立此大功．關羽領命而去．
以上故事，我們先來看基本版的程式應該如何達成，首先趙雲得到命令，他必須要先做埋伏準備動作，1.先集合軍隊，2.準備武器糧草，3.全軍出發埋伏，最後等曹操到來才執行孔明的攻擊指令；接下來，張飛得到命令，也必須做埋伏準備動作1.先集合軍隊，2.準備武器糧草，3.全軍出發埋伏，最後等曹操到來才執行孔明的攻擊指令；接下來糜芳，劉封，關羽依此類推，就不贅述．因此程式碼大概長得像以下的樣子．
/// <summary>
/// 趙雲
/// </summary>
class Commander1
{
private bool armed = false;
public void Convene()
{
Console.WriteLine("部隊聽令 全軍集合");
}
public void Prepare()
{
armed = true;
Console.WriteLine("準備武器、糧草");
}
public void Depart()
{
Console.WriteLine("全軍出發");
}
public void Operate(string command)
{
if (armed)
{
Console.WriteLine("趙雲揮舞梨花槍：" + command);
}
else
{
Console.WriteLine("趙雲糧草不足 軍隊潰敗");
}
}
}
首先，先來看Commander1(趙雲)的程式碼，它具備了Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)，Operate(執行孔明指令)的方法．
/// <summary>
/// 張飛
/// </summary>
class Commander2
{
private bool armed = false;
public void Convene()
{
Console.WriteLine("部隊聽令 全軍集合");
}
public void Prepare()
{
armed = true;
Console.WriteLine("準備武器、糧草");
}
public void Depart()
{
Console.WriteLine("全軍出發");
}
public void Operate(string command)
{
if(armed)
{
Console.WriteLine("張飛擺動丈八蛇矛:" + command);
}
else
{
Console.WriteLine("張飛糧草不足 軍隊潰敗");
}
}
}
接下來看Commander2(張飛)的程式碼，也是具備了Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)，Operate(執行孔明指令)的方法．
/// <summary>
/// 關羽
/// </summary>
class Commander3
{
private bool armed = false;
public void Convene()
{
Console.WriteLine("部隊聽令 全軍集合");
}
public void Prepare()
{
armed = true;
Console.WriteLine("準備武器、糧草");
}
public void Depart()
{
Console.WriteLine("全軍出發");
}
public void Operate(string command)
{
if (armed)
{
Console.WriteLine("關羽舞動青龍偃月刀:" + command);
}
else
{
Console.WriteLine("關羽糧草不足 軍隊潰敗");
}
}
}
最後看Commander3(關羽)的程式碼，會發現也是具備了Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)，Operate(執行孔明指令)的方法．看到這裡應該有發現，除了Operate(執行孔明指令)的方法之外，剩下的三個方法實作都是一模一樣的．
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var 趙雲 =new Commander1();
趙雲.Convene();
趙雲.Prepare();
趙雲.Depart();
趙雲.Operate("突擊曹操，只擊不追");
Console.WriteLine();
var 張飛 = new Commander2();
張飛.Convene();
張飛.Depart();
張飛.Operate("突擊曹操，只擊不追");
Console.WriteLine();
var 關羽 = new Commander3();
關羽.Convene();
關羽.Prepare();
關羽.Depart();
關羽.Operate("攔截曹操，務必生擒或當場擊殺");
Console.Read();
}
}
接下來看看真正執行的狀況，Commander1(趙雲)和Commander3(關羽)要埋伏之前執行了Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)，之後才執行Operate(執行孔明指令)的方法；但Commander2(張飛)天生是個粗線條，他只有執行了Convene(集合)，Depart(出發)，忘記執行Prepare(準備糧草)，就馬上執行Operate(執行孔明指令)的方法．
程式碼輸出:
部隊聽令 全軍集合
準備武器糧草
全軍出發
趙雲揮舞梨花槍：突擊曹操，只擊不追
部隊聽令 全軍集合
全軍出發
張飛糧草不足，全軍潰敗
部隊聽令 全軍集合
準備武器糧草
全軍出發
關羽舞動青龍偃月刀：攔截曹操，務必生擒或當場擊殺
這樣的輸出結果，很明顯不是我們預期的，因為張飛居然潰敗了．根據程式設計原則DRP，重複的程式碼是令人反感的；而且在實際使用該類別的時候，甚至有可能忘了執行某個方法，或者呼叫順序錯誤，而造成輸出結果有問題．這些都是我們事先就可以避免的事情．
由上面的程式實作方式可以看到，Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)三個方法功能都是一樣的，關羽張飛和趙雲的差別只有在Operate(執行孔明指令)的方法，而在設計模式中就有一種模式是透過將重複的程式碼上移到父類別，而子類別就能去除這些程式碼而專注於自己類別差異的部分．再深入一點來說，這些重複的程式碼就是"不會改變的行為"，以本故事的埋伏工作來說，Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)三個方法是不會改變的，不管是哪位將軍來執行，都必須做這些事情，而且這三個方法是有順序性的，總不能先Depart(出發)才Prepare(準備糧草)吧？俗話說：三軍未動，糧草先行就是這個道理；而真正在作戰的行為則是可變的，比如說，趙雲使用梨花槍，關羽用青龍偃月刀，張飛使用丈八蛇矛等等．而當一個類別中，同時具備了可變的行為和不變的行為，只要把不變的行為抽離至父類別，便可讓子類別擺脫這些重複程式碼的糾纏．以下要介紹的便是樣板方法模式
定義
樣板方法模式＝＞定義演算法結構，將實作延遲到子類進行．使子類可以不改變演算法結構，透過實作特定步驟達到目的。
/// <summary>
/// 部隊指揮官
/// </summary>
abstract class ICommander
{
protected string _command = "";
public ICommander(string command) {
_command = command;
}
public void ExcuteCommand()
{
Convene();
Prepare();
Depart();
Operate(_command);
}
private void Convene()
{
Console.WriteLine("部隊聽令 全軍集合");
}
private void Prepare()
{
Console.WriteLine("準備武器、糧草");
}
private void Depart()
{
Console.WriteLine("全軍出發 前往指定地點");
}
protected abstract void Operate(string command);
}
要達成樣板方法模式，首先須定義一個ICommander(部隊指揮官)的父類別，將原本各將軍不變的方法，分別是Convene(集合)，Prepare(準備糧草)，Depart(出發)方法集合到這個類別來，並明確實作；除此之外，還需要將可變的行為也定義出來，本例便是Operate(執行孔明指令)的方法，並將它抽象化，因為這個方法，會被所有子類別override，所以不需要實做；最後，定義一個樣板方法，這個樣板方法會照定義的順序，依序來呼叫指定的方法，也就是樣板方法模式的核心，定義一個演算法的結構，透過定義抽象的方法來強制繼承的子類別實作，以達到擴充的目的．
/// <summary>
/// 趙雲
/// </summary>
class CommanderA : ICommander
{
public CommanderA(string command) : base(command)
{ }
protected override void Operate(string command)
{
Console.WriteLine("趙雲揮舞梨花槍" + command);
}
}
/// <summary>
/// 張飛
/// </summary>
class CommanderB : ICommander
{
public CommanderB(string command) : base(command)
{ }
protected override void Operate(string command)
{
Console.WriteLine("張飛擺動丈八蛇矛:" + command);
}
}
/// <summary>
/// 關羽
/// </summary>
class CommanderC : ICommander
{
public CommanderC(string command) : base(command)
{ }
protected override void Operate(string command)
{
Console.WriteLine("關羽舞動青龍偃月刀:" + command);
}
}
接下來各將軍的類別只需要繼承ICommander，並且override Operate(執行孔明指令)的方法，其餘的功能，便可藉由繼承獲得，程式碼相對的變了簡潔許多．
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var 趙雲 =new CommanderA("突擊曹操，只擊不追");
var 張飛 = new CommanderB("突擊曹操，只擊不追");
var 關羽 = new CommanderC("攔截曹操，務必生擒或當場擊殺");
趙雲.ExcuteCommand();
Console.WriteLine();
張飛.ExcuteCommand();
Console.WriteLine();
關羽.ExcuteCommand();
Console.Read();
}
}
最後，再來看主程式碼，透過樣板方法模式，演算法的順序不但被固定下來，而且也不怕漏掉哪個必要的程序，而造成輸出結果有問題，同時整個程式碼也簡潔了不少．
程式碼輸出:
部隊聽令 全軍集合
準備武器糧草
全軍出發
趙雲揮舞梨花槍：突擊曹操，只擊不追
部隊聽令 全軍集合
準備武器糧草
全軍出發
張飛擺動丈八蛇矛：突擊曹操，只擊不追
部隊聽令 全軍集合
準備武器糧草
全軍出發
關羽舞動青龍偃月刀：攔截曹操，務必生擒或當場擊殺
以上便是樣板方法模式的心得分享...