一、了解模板方法模式

1.1 什么是模板方法模式

模板方法模式 Template Method Parrern）在一個(gè)方法中定義了一個(gè)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在不改變算法結(jié)構(gòu)的情況下，重新定義方法中的某些步驟。

模板就是一個(gè)方法，更具體的說，這個(gè)方法將算法定義為一組步驟，其中的任何步驟都可以是抽象的，由子類負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。這可以確保算法的結(jié)構(gòu)保持不變，同時(shí)由子類提供部分實(shí)現(xiàn)。

1.2 模板方法模式組成結(jié)構(gòu)

• 抽象類（AbstractClass）：包含模板方法，定義了算法的骨架。專注于算法本身。
• 具體類（ConcreteClass)：實(shí)現(xiàn)抽象類中的抽象方法，完成算法的實(shí)現(xiàn)。

1.3 模板方法 UML 圖解

1.4 模板方法的適用場(chǎng)景

• 在某些類的算法中，用了相同的方法，造成代碼的重復(fù)。
• 控制子類擴(kuò)展，子類必須遵守算法規(guī)則。

二、模板方法模式具體應(yīng)用

2.1 問題描述

茶與咖啡：有的人喜歡喝茶，而有的人 喜歡喝咖啡。茶與咖啡 之間有什么共同的成分嗎？答案是咖啡因 (怎么樣，沒想到吧)。不止是這樣，茶與咖啡的沖泡方式也十分類似。如下

茶沖泡法：

把水煮沸

用沸水沖泡咖啡

把咖啡倒進(jìn)杯子

加糖和牛奶

咖啡沖泡法：

把水煮沸

用沸水浸泡茶葉

把茶倒進(jìn)杯子

加檸檬

現(xiàn)在我們來設(shè)計(jì)代碼，完成茶與咖啡的沖泡。

2.2 簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

因?yàn)榇a比較簡(jiǎn)單，所以這里只提供代碼實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)圖。從上面的設(shè)計(jì)圖中，我們應(yīng)該能發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：存在著一些重復(fù)的代碼 (boilWater() 與 pourInCup())。所以我們要重新考慮一下設(shè)計(jì)，來避免這個(gè)問題。

PS：有一個(gè)重要的設(shè)計(jì)原則：找出應(yīng)用中可能需要變化之處，把它們獨(dú)立出來，不要和那些不需要變化的代碼混在一起。

于是我們可能想到使用繼承，把不變的代碼方法超類中，把變化的代碼放在子類中去實(shí)現(xiàn)。

2.3 使用繼承

這種通過繼承的設(shè)計(jì)感覺還不錯(cuò)，可以很好的解決問題。但是我們仔細(xì)想想，沖泡茶與咖啡是不是還存在一些共同點(diǎn)呢？其實(shí) brewCoffeeGrinds() 與 steepTeaBag() 的動(dòng)作很類似，因此我們可以使用 brew() 來統(tǒng)一這兩個(gè)方法；addSugarAndMilk() 與 addLemon() 也很類似，我們用 addCondiments() 來統(tǒng)一。

2.4 模板方法模式登場(chǎng)

（1） 模板方法 UML 設(shè)計(jì) (可參考模板方法 UML 圖解)

（2） 模板方法代碼實(shí)現(xiàn)

抽象 CaffineBeverage 類

package com.jas.templatemethod;public abstract class CaffineBeverage {/*** 模板方法，用作一個(gè)算法的模板，用于制作茶與咖啡* 并定義為 final 的，防止子類覆蓋*/final void prepareRecipe(){boilWater();brew();pourInCup();addCondiments();}void boilWater(){System.out.println("煮沸水！");}abstract void brew();void pourInCup(){System.out.println("倒進(jìn)杯子里！");}abstract void addCondiments(); }

具體 Tea 類

package com.jas.templatemethod;public class Tea extends CaffineBeverage {@Overridevoid brew() {System.out.println("用沸水浸泡茶葉！");}@Overridevoid addCondiments() {System.out.println("加入檸檬！");} }

具體 Coffee 類

package com.jas.templatemethod;public class Coffee extends CaffineBeverage {@Overridevoid brew() {System.out.println("用沸水浸泡咖啡！");}@Overridevoid addCondiments() {System.out.println("加入糖與牛奶！");} }

測(cè)試類

package com.jas.templatemethod;public class Test {public static void main(String[] args) {CaffineBeverage coffee = new Coffee();CaffineBeverage tea = new Tea();coffee.prepareRecipe();System.out.println();tea.prepareRecipe();} }/*** 輸出* 煮沸水！* 用沸水浸泡咖啡！* 倒進(jìn)杯子里！* 加入糖與牛奶！** 煮沸水！* 用沸水浸泡茶葉！* 倒進(jìn)杯子里！* 加入檸檬！*/

（3） 問題總結(jié)

CaffineBeverage 類主導(dǎo)一切，它擁有算法，并保護(hù)這個(gè)算法 (模板方法定義為 final 的)。對(duì)于子類來說，因?yàn)?CaffineBeverage 類的存在，代碼能夠最大程度的復(fù)用。并且算法存在于模板方法中，更易于修改，并且擴(kuò)展性更強(qiáng)。CaffineBeverage 類本身專注與算法本身，由子類提供完整實(shí)現(xiàn)。

2.5 對(duì)模板方法進(jìn)行掛鉤

（1） 什么是鉤子

鉤子 (Hook) 是一種被聲明抽象類中的方法，但是只有空的或默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)。
鉤子的存在，可以讓子類有能力對(duì)算法的不同點(diǎn)進(jìn)行掛鉤。到底要不要掛鉤，由子類自行決定。

（2） 將鉤子應(yīng)用到代碼中去

改造 CaffineBeverage

package com.jas.templatemethod;public abstract class CaffineBeverageWithHook {final void prepareRecipe(){boilWater();brew();pourInCup();/** 這里加上鉤子的判斷，只有鉤子返回值為 true 時(shí)，表示顧客想要加調(diào)料，才添加調(diào)料*/if(customerWantsCondiments()){addCondiments();}else {System.out.println("不添加任何調(diào)料");}}void boilWater(){System.out.println("煮沸水！");}abstract void brew();void pourInCup(){System.out.println("倒進(jìn)杯子里！");}abstract void addCondiments();/*** 這是一個(gè)鉤子，子類可以自行選擇覆蓋，但是也可以不這么做。* @return*/boolean customerWantsCondiments(){return true;} }

改造 Coffee

package com.jas.templatemethod;import java.util.Scanner;public class CoffeeWithHook extends CaffineBeverageWithHook {@Overridevoid brew() {System.out.println("用沸水浸泡咖啡！");}@Overridevoid addCondiments() {System.out.println("加入糖與牛奶！");}@Overrideboolean customerWantsCondiments() {/** 只有當(dāng)用戶輸入的是 'y' 時(shí)，返回 true，才添加調(diào)料 */if("y".equals(getUserInput())){return true;}else {return false;}}/*** 獲得用戶在控制臺(tái)輸入的數(shù)據(jù)* @return*/private String getUserInput(){String answer = null;System.out.println("你是否想要添加調(diào)料，請(qǐng)輸入 (y/n)");Scanner read = new Scanner(System.in);answer = read.nextLine();return answer;} }

測(cè)試

package com.jas.templatemethod;public class Test {public static void main(String[] args) {CaffineBeverageWithHook coffeeWithHook = new CoffeeWithHook();coffeeWithHook.prepareRecipe();}/*** 輸出* 煮沸水！* 用沸水浸泡咖啡！* 倒進(jìn)杯子里！* 你是否想要添加調(diào)料，請(qǐng)輸入 (y/n)* y* 加入糖與牛奶！*/ }

（3） 鉤子總結(jié)

在實(shí)際工作中，如果算法的這個(gè)部分是可選的，那么你可以選擇使用鉤子。
鉤子可以讓子類實(shí)現(xiàn)算法中可選的部分，或者在鉤子對(duì)子類的實(shí)現(xiàn)并不重要時(shí)，子類可以對(duì)此鉤子置之不理。
鉤子可以使子類能夠有機(jī)會(huì)對(duì)模板方法中即將發(fā)生的步驟做出反應(yīng)。

三、 模板方法模式總結(jié)

3.1 模板方法優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)

• 封裝不變部分，擴(kuò)展可變部分。
• 提取公共代碼，便于維護(hù)。
• 行為由父類控制，子類實(shí)現(xiàn)。

缺點(diǎn)

每一個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)都需要一個(gè)子類來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致類的個(gè)數(shù)增加，使得系統(tǒng)更加龐大。

3.2 模板方法模式知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

• 模板方法”定義了算法的實(shí)現(xiàn)步驟，并把一些步驟的實(shí)現(xiàn)推遲到子類中。
• 模板方法模式為我們提供了一種代碼復(fù)用的技巧。
• 模板方法的抽象類可以定義具體方法、抽象方法和鉤子。抽象方法由其子類實(shí)現(xiàn)。
• 鉤子是一種方法，它在抽象類中不做事，或者只做一些默認(rèn)的事，子類可以選擇要不要覆蓋它。
• 為了防止子類覆蓋模板方法，可以將模板方法定義為 final 的。
• 可以把工廠方法理解為模板方法的一種特殊版本。

PS:點(diǎn)擊了解更多設(shè)計(jì)模式 http://blog.csdn.net/codejas/article/details/79236013

參考文獻(xiàn)

《Head First 設(shè)計(jì)模式》

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 设计模式之模板方法模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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