分析設(shè)計模式之模板方法Java實現(xiàn)
從字面意義上理解, 模板方法就是定義出來一套方法, 作為模板, 也就是基礎(chǔ)。 在這個基礎(chǔ)上, 我們可以進行加工，實現(xiàn)個性化的實現(xiàn)。比如：一日餐三. 早餐, 中餐, 晚餐. 每個人都要吃三餐, 但每個人的三餐吃的可能都不一樣. 一日三餐定義了模板--早中晚, 每個人的三餐就是模板的具體實現(xiàn).
1.1、模板方法的用途 將不變的行為從子類搬到超類，去除了子類中的重復(fù)代碼 規(guī)范子類的結(jié)構(gòu)1.2、模板方法的定義定義一個操作中的算法骨架，而將算法的一些步驟延遲到子類中，使得子類可以不改變該算法結(jié)構(gòu)的情況下重定義該算法的某些特定步驟。它是一種類行為型模式。
二、定義模板方法的步驟2.1、定義模板類通常模板類是抽象類，負(fù)責(zé)給出算法的輪廓或者框架。他是有若干個模板方法和若干個基本方法構(gòu)成。
1.模板方法
定義了算法的骨架， 定義了方法調(diào)用的順序， 其中包含一個或者多個基本方法
2.基本方法
基本算法有三種類型：
a) 抽象方法：子類必須重寫的方法。沒有默認(rèn)實現(xiàn)。
b)具體方法：父類定義的默認(rèn)實現(xiàn)，有實現(xiàn)邏輯，可以被具體的子類繼承或重寫
c)鉤子方法：判斷的邏輯方法和需要子類重寫的空方法兩種。
2.2、定義具體子類具體子類，也就是具體的實現(xiàn)類， 實現(xiàn)抽象類中的抽象方法。他們是抽象的模板方法中一個組成部分。
2.3、定義客戶端調(diào)用客戶端調(diào)用抽象類， 實例化的時候?qū)嵗唧w類， 只需要調(diào)用抽象類的模板方法就可以了。
2.4 下抽象類和子類之間的UML圖和源碼實現(xiàn)1.UML圖
從圖中可以看出抽象類的結(jié)構(gòu)可以定義三類方法。 可以有一個也可以有多個。子類必須需要實現(xiàn)抽象類中的抽象方法，可以選擇性重寫父類的具體方法。子類實現(xiàn)接口的時候，要多思考設(shè)計模式的六大原則。
2.源碼
先定義抽象類， 也就是框架。
package com.lxl.www.designPatterns.templatePattern.template;/** * 抽象類, 定義模板 */public abstract class AbstractClass { /** * 定義模板方法 * 規(guī)范了流程的框架 */ public void templateMethod() {// 先調(diào)用具體方法specificMethod();// 在調(diào)用抽象方法abstractMethod(); } /** * 具體方法 */ public void specificMethod() {// 具體的公共邏輯, 父子類通用System.out.println('具體方法---父子類通用邏輯'); } /** * 抽象方法 * * 抽象方法, 子類必須重寫 */ public abstract void abstractMethod();}
在定義具體的實現(xiàn)類， 實現(xiàn)父類的抽象方法
package com.lxl.www.designPatterns.templatePattern.template;/** * 具體實現(xiàn)類 */public class ConcreteClass extends AbstractClass{ /** * 重寫父類的抽象方法 */ @Override public void abstractMethod() {System.out.println('具體實現(xiàn)類--重寫父類的抽象方法'); }}
最后定義客戶端調(diào)用
package com.lxl.www.designPatterns.templatePattern.template;/** * 模板方法客戶端 */public class TemplateClient { public static void main(String[] args) {AbstractClass abstractClass = new ConcreteClass();abstractClass.templateMethod(); }}
運行結(jié)果：
具體方法---父子類通用邏輯
具體實現(xiàn)類--重寫父類的抽象方法
對照模板方法設(shè)計模式，我們來看一個具體的案例。
三、案例3.1、案例1： 一日規(guī)劃每個人的一日安排都有三餐， 早餐， 中餐，晚參。 但每個人的三餐食物不盡相同，我們來看看每個人的三餐變化， 以及三餐前后要做的事情。
package com.lxl.www.designPatterns.templatePattern.oneDayArrangement;/** * 一日三餐抽象類 */public abstract class ArrangementAbstract { /** * 模板方法 * 規(guī)定了一天的框架 */ public void templateMethod() {System.out.println('一日安排如下: ');getUp();breakfast();lunch();dinner();getDown(); } public void getUp() {System.out.println('起床'); } public void getDown() {System.out.println('睡覺'); } /** * 早餐抽象類 */ public abstract void breakfast() ; /** * 午餐抽象類 */ public abstract void lunch(); /** * 晚餐抽象類 */ public abstract void dinner();}
定義一日三餐抽象類。每個人的日程安排都是，起床，早餐，中餐，晚餐，睡覺。 其中起床和睡覺是每個人都要做的事情，三餐也是，但三餐的食物不同，于是我們將三餐定義為抽象
一日安排實現(xiàn)類
package com.lxl.www.designPatterns.templatePattern.oneDayArrangement;/** * 張三的一日三餐安排 */public class PersonArrangement extends ArrangementAbstract{ private String name; public PersonArrangement(String name) {this.name = name; } /** * 早餐抽象類 */ public void breakfast(){System.out.println(name + '--早餐吃牛奶面包'); } /** * 午餐抽象類 */ public void lunch() {System.out.println(name + '--中餐吃食堂'); } /** * 晚餐抽象類 */ public void dinner() {System.out.println(name + '--晚餐吃水果'); }}
客戶端調(diào)用
public class Client { public static void main(String[] args) {ArrangementAbstract zhangsan = new PersonArrangement('張三');zhangsan.templateMethod(); }}
運行結(jié)果：
一日安排如下:起床張三--早餐吃牛奶面包張三--中餐吃食堂張三--晚餐吃水果睡覺
可以看出， 完全按照模板方法的步驟實現(xiàn)。
3.2、案例2： 鉤子方法我們上面說了, 模板方法設(shè)計模式中, 基本方法包括抽象方法,具體方法和鉤子方法.如果能夠使用好鉤子方法, 可以在程序中完美實現(xiàn)子類控制父類的行為. 我們來看下面的案例:
我們在抽象方法中定義一個鉤子方法hookMethod(), 在模板方法templateMethod()中,鉤子方法控制了代碼的流程.
UML圖:
源代碼:
package com.lxl.www.designPatterns.templatePattern.hookMethod;/** * 抽象類, 定義模板 */public abstract class AbstractClass { /** * 定義模板方法 * 規(guī)范了流程的框架 */ public void templateMethod() {// 調(diào)用具體方法specificMethod();// 鉤子方法控制下一步驟if (hookMethod()) { // 調(diào)用抽象方法 abstractMethod();} } /** * 具體方法 */ public void specificMethod() {// 具體的公共邏輯, 父子類通用System.out.println('具體方法---父子類通用邏輯'); } /** * 鉤子方法 * 鉤子方法是有具體實現(xiàn)的, */ public boolean hookMethod() {return true; } /** * 抽象方法 * * 抽象方法, 子類必須重寫 */ public abstract void abstractMethod();}
定義具體實現(xiàn)
/** * 具體實現(xiàn)類 */public class ConcreteClass extends AbstractClass { /** * 重寫父類的抽象方法 */ @Override public void abstractMethod() {System.out.println('具體實現(xiàn)類--重寫父類的抽象方法'); } /** * 鉤子方法 * @return */ @Override public boolean hookMethod() {System.out.println('重寫了父類的鉤子方法, 反向控制父類的行為');return false; }}
重寫了鉤子方法, 反向控制父類的行為
public class TemplateClient { public static void main(String[] args) {AbstractClass abstractClass = new ConcreteClass();abstractClass.templateMethod(); }}
運行結(jié)果
具體方法---父子類通用邏輯重寫了父類的鉤子方法, 反向控制父類的行為
如果子類鉤子方法 HookMethod() 的代碼改變，則程序的運行結(jié)果也會發(fā)生改變。
四、模板方法的優(yōu)缺點4.1、優(yōu)點1.規(guī)范了框架, 封裝了不變的部分, 擴展了可變的部分. 父類定義框架, 并抽象了公共不變的部分, 子類通過重寫擴展完善了框架的實現(xiàn)。
2.使用了'開閉原則', 對擴展開放, 對修改關(guān)閉. 子類可以通過重寫父類的抽象方法來擴展父類的實現(xiàn)。
3.行為集中有父類控制, 規(guī)范流程。
4.2、缺點1.每一種實現(xiàn)都需要定義一個具體實現(xiàn)類, 增加類的數(shù)量, 系統(tǒng)更加復(fù)雜。
2.繼承的缺點, 一旦父類增加一個抽象方法, 所有子類都需要增加. 這一點違背'開閉原則'。
3.父類中的抽象方法由子類實現(xiàn), 子類的執(zhí)行結(jié)果影響父類, 這種'反向控制'結(jié)構(gòu), 會增加代碼的復(fù)雜性。
五、使用場景1.算法的整體步驟是固定的，但個別部分容易發(fā)生變化時，可以考慮使用模板方法設(shè)計模式，將容易發(fā)生變化的部分抽象出來，提供給子類去實現(xiàn)。
2.當(dāng)多個子類存在公共的行為時，可以將其提取出來并集中到一個公共父類中以避免代碼重復(fù)。首先，要識別現(xiàn)有代碼中的不同之處，并且將不同之處分離為新的操作。最后，用一個調(diào)用這些新的操作的模板方法來替換這些不同的代碼。
3.當(dāng)需要控制子類的擴展時，模板方法只在特定點調(diào)用鉤子操作，這樣就只允許在這些點進行擴展。
4.重構(gòu)時，模板方法模式是一個經(jīng)常使用到的模式，把相同的代碼抽取到父類中，通過鉤子函數(shù)約束其行為
六、對設(shè)計模式六大原則的應(yīng)用思考1.單一職責(zé)原則: 一個方法只有一個引起變化的原因, 這個不太好看出, 要開子類代碼的具體實現(xiàn)
2.里式替換原則： 父類出現(xiàn)的地方都可以使用子類替換,并且結(jié)果保持一致. 子類重寫了父類的方法。 模板方法設(shè)計模式可能違背里式替換原則, 不過，這正是能夠“反向控制”的原理
3.接口隔離原則: 依賴于最小的單一接口, 而不是胖接口. 符合
4.依賴倒置原則: 依賴于抽象, 而不是依賴于具體. 符合
5.迪米特法則: 最少知識原則. 之和朋友溝通, 減少和朋友的溝通. 這個需要看子類具體實現(xiàn)是否符合
6.開閉原則: 違背開閉原則, 一旦父類增加一個抽象方法， 所有子類都需要對應(yīng)增加
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