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设计模式——模板方法模式

yd_221104950 发表于 2020-12-04 00:45:55 2020-12-04

【摘要】模板方法模式定义在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况，重新定义算法中的某些步骤。类图： AbstractClass:这个抽象类包含了模板方法。模板方法执行了一系列的算法（方法）。模板方法本身和抽象方法的具体实现之间被解耦了。 ConcreteClass:这个具体类实现了抽象的操作，当模板方法需要...

模板方法模式定义

在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况，重新定义算法中的某些步骤。
类图：

在这里插入图片描述

AbstractClass:这个抽象类包含了模板方法。模板方法执行了一系列的算法（方法）。模板方法本身和抽象方法的具体实现之间被解耦了。
ConcreteClass:这个具体类实现了抽象的操作，当模板方法需要这两个抽象方法时，会调用实现它们的子类。

模板方法是用来创建一个算法的模板。模板就是一个方法。更具体地说，这个方法将算法定义成一组步骤，其中的任何步骤都可以是抽象的，由子类负责实现。这样可以确保算法的结构保持不变，同时由子类提供部分实现。

模板方法定义了一连串的步骤，每个步骤由一个方法代表。
我们还可以有“默认不做事的方法”，我们称这种方法为“hook”（钩子）。子类可以视情况决定要不要覆盖它们。
“hook”（钩子）是一种被声明在抽象类中的方法。但它只有空的或者默认的实现。钩子的存在，可以让子类有能力对算法的不同点进行挂钩（这是事先将钩子放在了某个点上）。要不要挂钩，由子类自行决定。

如果要使用钩子，就必须在子类中覆盖它。
对于抽象父类中的方法，我们这样考虑：当我们的子类“必须”提供算法中某个方法或步骤的实现时，就声明为抽象方法；如果算法的这个部分是可选的，就声明为钩子（一个空的或有默认实现的方法）。如果是钩子的话，子类可以选择实现这个钩子，但并不强制这么做。当某些步骤是可选的，我们可以将这些步骤设计成钩子，而不是抽象方法。这样可以让抽象类的子类的负荷减轻。

我们允许低层组件将自己挂钩到系统上，但是高层组件会决定什么时候和怎样使用这些低层组件。换句话说，高层组件对待低层组件的方式是“别调用我们，我们会调用你”。低层组件挂载上系统的点，是高层模块事先决定的。当我们设计模板方法时，告诉子类“不要调用我们，我们会调用你“。

模板方法模式是一个很常见的模式，因为对创建框架来说，由框架控制如何做事情，而由你（使用这个框架的人）指定框架算法中每个步骤的细节。

使用钩子的实例


import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class MyFrame extends JFrame { public MyFrame(String title){ super(title); this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); this.setSize(300,300); this.setVisible(true); } public void paint(Graphics graphics){ super.paint(graphics); String  msg = "I rule!"; graphics.drawString(msg,100,100); }


}


  
 
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上面这个实例，我们扩展了JFrame，它包含一个update()方法，这个方法控制更新屏幕的算法。我们可以通过覆盖paint()钩子方法和这个算法挂上钩。
JFrame的更新算法被称为paint()。在默认状态下，paint()方法是不做事的…它只是一个钩子。我们覆盖paint()，是为了让JFrame在容器上面画出一条消息。

测试：

public class Main { public static void main(String[] args) { MyFrame myFrame = new MyFrame("Hello world"); }
}


  
 
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测试结果会弹出一个窗口。
还有大量的applet使用钩子来提供行为。因为这些行为是作为钩子实现的，所以Applet类就不用去实现它们。

我们再来看看一个例子，再次说明模板方法模式是怎么用的。我们以煮茶与煮咖啡为例，它们两者都涉及煮水、倒水(倒茶或倒咖啡）。不同的是冲泡的过程和添加的配料不同，茶要泡，配料可加糖或柠檬或不加，咖啡要冲再过滤，可以加牛奶或糖或不加：
1.共同的部分写在父类AbstractClassCaffeineBeverageWithHook中，不同部分（异变部分）用抽象方法表示，由子类来实现，父类要提供一个模板方法封装冲茶或冲咖啡的每一个过程（算法步骤），如下面这个父类中的prepareRecipe方法：

package abstract_class;

public abstract class AbstractClassCaffeineBeverageWithHook { final public  void prepareRecipe(){ boilWater(); brew(); pourInCup(); if(customerWantsCondiments()){ addCondiments(); } } protected abstract void brew(); protected abstract  void addCondiments(); public void boilWater(){ System.out.println("Boiling water"); } public void pourInCup(){ System.out.println("Pouring water"); } //在这里定义了一个方法,通常是空的缺省实现。这个方法只会返回true，不做别的事 //这是一个钩子，子类可以覆盖这个方法，但不见得一定要这么做 protected boolean customerWantsCondiments(){ return true; }
}


  
 
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2.子类
CoffeeWithHook

package concrete_class;

import abstract_class.AbstractClassCaffeineBeverageWithHook;

public class CoffeeWithHook extends AbstractClassCaffeineBeverageWithHook { @Override protected void brew() { System.out.println("Dripping Coffee through filter"); } @Override protected void addCondiments() { System.out.println("Add sugar and Milk"); } @Override protected boolean customerWantsCondiments() { //覆盖这个钩子，提供自己的功能，不返回true了，返回false。即不加任何东西 return  false; }
}


  
 
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TeaWithNoHook，它不重要钩子，即默认要加配料：

package concrete_class;

import abstract_class.AbstractClassCaffeineBeverageWithHook;

public class TeaWithNoHook extends AbstractClassCaffeineBeverageWithHook { @Override protected void brew() { System.out.println("steeping the tea"); } @Override protected void addCondiments() { System.out.println("Add lemon"); }

}


  
 
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3.测试

import abstract_class.AbstractClassCaffeineBeverageWithHook;
import concrete_class.CoffeeWithHook;
import concrete_class.TeaWithNoHook;

public class Main { public static void main(String[] args) {
// MyFrame myFrame = new MyFrame("Hello world"); AbstractClassCaffeineBeverageWithHook coffee = new CoffeeWithHook(); coffee.prepareRecipe(); AbstractClassCaffeineBeverageWithHook tea = new TeaWithNoHook(); tea.prepareRecipe(); }
}


  
 
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4.测试结果

Boiling water
Dripping Coffee through filter
Pouring water
Boiling water
steeping the tea
Pouring water
Add lemon


  
 
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