java設計模式之模板方法模式詳解
一、什么是模板方法模式
概念：定義一個操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以不改變一個算法的結構即可重定義該算法的某些特定步驟。
通俗的講，模板方法模式是通過把不變行為搬到超類，去除子類里面的重復代碼提現(xiàn)它的優(yōu)勢，它提供了一個很好的代碼復用平臺。當不可變和可變的方法在子類中混合在一起的時候，不變的方法就會在子類中多次出現(xiàn)，這樣如果摸個方法需要修改則需要修改很多個，雖然這個這個問題在設計之初就應該想好。這個時候模板方法模式就起到了作用了，通過模板方法模式把這些重復出現(xiàn)的方法搬到單一的地方，這樣就可以幫助子類擺脫重復不變的糾纏。
舉個好懂的例子，小時候筆者家里窮，在農村上小學的時候考試都是每個學生手抄試卷，因為那個時候學校還沒有試卷印刷。全班五十多個學生每個學生都要重復抄一遍黑板的試卷，并且像筆者這樣的近視眼很容易就抄錯了，8抄成3,7抄成1等到，然后明明做對了但是分數(shù)就是不高，導致筆者一直是全班倒數(shù)。這就是個很嚴重的重復不可變的問題，現(xiàn)在條件好了不少，學生不需要抄試卷，試卷印刷就解決了這個重復抄試卷的問題。模板方法也是類似。
二、模式對比
1、抄試卷模式
筆者就以抄試卷模式為名來闡述重復不變帶來的不便，下面會對該模式進行改進。
學生甲抄的試卷
public class TestPaperA {
//試卷第一題
public void testQuestion1(){
System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
System.out.println("答案：C");
}
//試卷第二題
public void testQuestion2(){
System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
System.out.println("答案：C");
}
//試卷第三題
public void testQuestion3(){
System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復 D.段智興");
System.out.println("答案：B");
}
}
學生乙抄的試卷
public class TestPaperB {
//試卷第一題
public void testQuestion1(){
System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
System.out.println("答案：A");
}
//試卷第二題
public void testQuestion2(){
System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
System.out.println("答案：C");
}
//試卷第三題
public void testQuestion3(){
System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復 D.段智興");
System.out.println("答案：D");
}
}
客戶端代碼
public class ShowAnswer {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("學生甲的試卷");
TestPaperA stuA = new TestPaperA();
stuA.testQuestion1();
stuA.testQuestion2();
stuA.testQuestion3();
System.out.println("學生乙的試卷");
TestPaperB stuB = new TestPaperB();
stuB.testQuestion1();
stuB.testQuestion2();
stuB.testQuestion3();
}
}
很容易發(fā)現(xiàn)上面兩個學生抄的試卷有很多重復的地方，比如試卷的題目，輸出答案的方法，這些都在每個學生試卷類中混合在一起了，既不利于維護，也不利于瀏覽，下面看一下模板方法模式是怎么改進的。
2、模板方法模式
將每個學生試卷的重復部分提取出來，題目，作答等等。
首先改造試卷類，將該類改為抽象類，在該類中我添加了三個抽象的方法用于子類實現(xiàn)，學生都是要作答的，但是答案不一樣，所以可以將作答的過程作為重復不變的方法提取出來，代碼如下。
public abstract class TestPaper {
//試卷第一題
public void testQuestion1(){
System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
System.out.println("答案：" + answer1());
}
//試卷第二題
public void testQuestion2(){
System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
System.out.println("答案：" + answer2());
}
//試卷第三題
public void testQuestion3(){
System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復 D.段智興");
System.out.println("答案：" + answer3());
}
//這三個鉤子方法是給每個子類去實現(xiàn)，并返回答案的
public abstract String answer1();
public abstract String answer2();
public abstract String answer3();
//模板方法，考試的過程，定義基本的考試過程，子類回調
public void exam(){
testQuestion1();
testQuestion2();
testQuestion3();
}
}
首先來看第一個學生的考試情況
public class TestPaperA extends TestPaper{
@Override
public String answer1() {
return "A";
}
@Override
public String answer2() {
return "B";
}
@Override
public String answer3() {
return "D";
}
}
其他學生的試卷可能答案不是一樣的，但是基本的答題過程就是一樣的，所以就不重復寫了，下面看下客戶端代碼。
public class ShowAnswer {
public static void main(String[] args) {
TestPaper testPaper = new TestPaperA();
testPaper.exam();
}
}
可以看待客戶端代碼也減輕了很多，這樣邏輯清晰，利于維護，優(yōu)勢很明顯，下面看下具體答題情況。
小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽
答案：A
全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛
答案：B
《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復 D.段智興
答案：D
3、模板方法模式的基本結構
AbstractClass是一個抽象類，其實就是一個抽象模板，定義并實現(xiàn)了一個模板方法。這個模板方法一般是一個具體的實現(xiàn)，他給出了一些邏輯的骨架，而邏輯的組成在相應的抽象類中，推遲到了子類實現(xiàn)。代碼如下
public abstract class AbstractClass {
//一些抽象行為，可以理解為重復不變的方法，提取到抽象類
public abstract void primitiveOperation1();
public abstract void primitiveOperation2();
//模板方法，給出了具體邏輯的骨架，而邏輯的組成是一些相應的抽象操作，他們都推遲到子類實現(xiàn)
public void templateMothed(){
primitiveOperation1();
primitiveOperation2();
}
}
ConcreteClass，實現(xiàn)父類所定義的一個或多個抽象方法。每一個AbstractClass都可以有一個或者多個ConcreteClass與之對應，而每一個ConcreteClass都可以給出這些抽象方法（也就是骨架的組成步驟）的不同實現(xiàn)，從而得到的實現(xiàn)都不同。
public class ConcreteClassA extends AbstractClass{
@Override
public void primitiveOperation1() {
System.out.println("子類Ａ的操作１");
}
@Override
public void primitiveOperation2() {
System.out.println("子類Ａ的操作２");
}
}
public class ConcreteClassB extends AbstractClass{
@Override
public void primitiveOperation1() {
System.out.println("子類Ｂ的操作１");
}
@Override
public void primitiveOperation2() {
System.out.println("子類Ｂ的操作２");
}
}
上面定義了兩個具體的實現(xiàn)，更多的實現(xiàn)其實都是一致的，這里就不多多說了。下面看下客戶端代碼
public class Show {
public static void main(String[] args) {
AbstractClass c;
c = new ConcreteClassA();
c.templateMothed();
c = new ConcreteClassB();
c.templateMothed();
}
}
輸入如下
子類Ａ的操作１
子類Ａ的操作２
子類Ｂ的操作１
子類Ｂ的操作２
4、UML圖
三、總結
模板方法模式就是為了將重復不變的代碼提取到一個抽象類中。當我們要完成在某一細節(jié)層次一致的一個過程或一系列步驟，但其個別步驟在更詳細的層次上的實現(xiàn)可能不同時，我們通常考慮用模板方法模式來處理。
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