《设计模式修炼真经》15 — 模板方法模式

原创

不死鸟jgc 2022-09-28 00:14:48 博主文章分类：设计模式 ©著作权

文章标签 设计模式 Java 软件设计模板方法模板模式 文章分类 运维

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1、定义

模板方法模式的定义：定义一个操作中的算法的框架，将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变算法的结构即可重定义算法的某些特定步骤。

模板方法模式可以说是最简单的一个设计模式了，只需要一个抽象类的继承就可以实现，我们平时也一直在使用，但是你可能不知道这种设计模式的名字叫做模板方法模式。

2、类图

模板方法模式的通用类图很简单，仅仅使用了Java的继承机制，如下：

《设计模式修炼真经》15 — 模板方法模式_Java

其中，AbstractClass叫做抽象模板 它的方法分为两类：

基本方法，也叫做基本操作是由子类实现的方法并且在模板方法中被调用。
模板方法，可以有一个或几个，一般是一个具体方法，也就是一个框架，实现对基本方法的调度，完成固定的逻。

ConcreteClass1和ConcreteClass2叫做具体模板，实现父类所定义的一个或多个抽象方法。

3、代码实现

模板方法模式 的Java代码实现如下：

//抽象模板类
public abstract class AbstractClass {
  //基本方法，尽量为protected类型，符合迪米特法则， 不需要暴露的属性或方法尽量不设置为protected类型。实现类若非必要，尽量不扩大父类中的访问权限。
  protected abstract void doSomething();
  //基本方法
  protected abstract void doAnything();
  //模板方法  为了防止恶意的操作，一般模板方法都加上final关键字，不允许被覆写。
  final public void templateMethod(){
    //用基本方法 完成相关的逻 
    this.doAnything();
    this.doSomething();
  }
}
//具体模板类
public class ConcreteClass1 extends AbstractClass {
  //实现基本方法
  protected void doAnything() {
    //业务逻辑处理
  }
  protected void doSomething() {
    //业务逻辑处理
  }
}
public class ConcreteClass2 extends AbstractClass {
  //实现基本方法
  protected void doAnything() {
    //业务逻辑处理
  }
  protected void doSomething() {
    //业务逻辑处理
  }
}
//场景类
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
  AbstractClass class1 = new ConcreteClass1();
  AbstractClass class2 = new ConcreteClass2();
  // 用模板方法
  class1.templateMethod();
  class2.templateMethod();
  }
}

4、特点

优点：
1、它封装了不变部分，扩展可变部分；把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。
2、它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用。
3、部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。

缺点：
1、对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，间接地增加了系统实现的复杂度。
2、父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。
3、由于继承关系自身的缺点，如果父类添加新的抽象方法，则所有子类都要改一遍。

5、适用场景

模板方法模式通常适用于以下场景：
1、算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
2、当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先，要识别现有代码中的不同之处，并且将不同之处分离为新的操作。最后，用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。
3、当需要控制子类的扩展时，模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展（多用于代码重构中）。

6、钩子函数

所谓钩子函数，就是在抽象模板类中定义一个具体方法，这个具体方法的返回值会影响模板方法的流程，同时子类可以重写这个方法，从而影响父类中模板方法的执行。

带钩子函数的模板方法设计模式的Java代码实现如下：

//抽象模板类
public abstract class AbstractClass {
  protected abstract void doSomething();
  protected abstract void doAnything();
  //钩子函数
  protected boolean isDo(){
    return true;
  }
  final public void templateMethod(){
    //用基本方法 完成相关的逻 
    this.doAnything();
    //根据钩子函数的执行结果执行不同的操作
    if(this.isDo())
      this.doSomething();
  }
}
//具体模板类
public class ConcreteClass1 extends AbstractClass {
  //实现基本方法
  protected void doAnything() {
    //业务逻辑处理
  }
  protected void doSomething() {
    //业务逻辑处理
  }
  //重写钩子函数
  @override
  protected boolean isDo(){
    return false;
  }
}
public class ConcreteClass2 extends AbstractClass {
  //实现基本方法
  protected void doAnything() {
    //业务逻辑处理
  }
  protected void doSomething() {
    //业务逻辑处理
  }
  //重写钩子函数
  @override
  protected boolean isDo(){
    return true;
  }
}

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