行为设计模式 -模板方法模式- JAVA

模板方法模式

前言 这是我在这个网站整理的笔记,有错误的地方请指出，关注我，接下来还会持续更新。

作者：神的孩子都在歌唱

一 .简介

模板方法是一种行为设计模式。模板方法设计模式用于创建方法存根并将某些实现步骤推迟到子类。

百度百科： 模板方法模式定义了一个算法的步骤，并允许子类别为一个或多个步骤提供其实践方式。让子类别在不改变算法架构**的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

理解： 在面向对象程序设计过程中，我们常常会遇到这种情况：设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤，而且确定了这些步骤的执行顺序，但某些步骤的具体实现还未知，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。

通俗理解，就是设计构建一个对象的时候，类的步骤已经固定了，可是某些类的实现逻辑没固定，就将这些实现给子类去做。

让我们通过一个例子来理解这个模式，假如我们想建造房子，建造房子需要步骤是: 打地基（Foundation），立柱子（Pillars），砌墙（wall），和安装窗户（window）。我们没办法更改这个执行步骤，因为只能完成前一步才能进行下一步。如果我想建造一个木房子（Wooden）和一个玻璃房子（glass），地基的实现都是一样的。因此，针对这种情况我们可以创建一个模板方法，然后通过继承这个模板方法，实现对应的子类去建造不同的房子。接下来通过代码来加深理解。

模板方法（Template Method）模式包含以下主要角色：

• 抽象类（Abstract Class）：负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。

  • 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。

  • 基本方法：是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分。基本方法又可以分为三种：

    • 抽象方法(Abstract Method) ：一个抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。

    • 具体方法(Concrete Method) ：一个具体方法由一个抽象类或具体类声明并实现，其子类可以进行覆盖也可以直接继承。

    • 钩子方法(Hook Method) ：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。

      一般钩子方法是用于判断的逻辑方法，这类方法名一般为isXxx，返回值类型为boolean类型。

• 具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的组成步骤。

二. 案例

2.1 抽象类（Abstract Class）

定义模板方法

/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:48
 * @Description 房子模板
 */
public abstract class HouseTemplate {
​
    /**
     * 定义构建房子步骤  final定义防止子类重写
     */
    public final void buildHouse() {
        // 地基
        foundation();
        // 柱子
        pillars();
        // 墙
        wall();
        // 窗户 默认玻璃
        window();
        System.out.println("房子搭建成功");
    }
​
    /**
     * 写成私有的防止被子类重写
     */
    private void foundation() {
        System.out.println("地基已经打好");
    }
​
    public abstract void pillars();
​
    public abstract void wall();
​
    public void window() {
        System.out.println("玻璃窗户");
    }
    
}

2.2 具体子类（Concrete Class）

木头房子

​
/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:55
 * @Description
 */
public class WoodenHouse extends HouseTemplate{
    @Override
    public void pillars() {
        System.out.println("木头柱子弄好了");
    }
​
    @Override
    public void wall() {
        System.out.println("木头墙壁弄好了");
    }
    @Override
    public void window() {
        System.out.println("木头窗户弄好了");
    }
}

玻璃房子

/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:59
 * @Description 玻璃房子
 */
public class GlassHouse extends HouseTemplate{
    @Override
    public void pillars() {
        System.out.println("玻璃柱子弄好了");
    }
​
    @Override
    public void wall() {
        System.out.println("玻璃墙壁弄好了");
    }
}

2.3 测试

搭建木头房子和玻璃房子

/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:58
 * @Description
 */
public class TemplateMethodPatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("------------搭建木头房子-----------");
        WoodenHouse woodenHouse = new WoodenHouse();
        woodenHouse.buildHouse();
​
        System.out.println("------------搭建玻璃房子-----------");
        GlassHouse glassHouse = new GlassHouse();
        glassHouse.buildHouse();
​
    }
}

这样我们就能够基于模板去修改子类去搭建我们的房子了

三. 结论

3.1 优缺点

优点：

• 提高代码复用性

  将相同部分的代码放在抽象的父类中，而将不同的代码放入不同的子类中。

• 实现了反向控制

  通过一个父类调用其子类的操作，通过对子类的具体实现扩展不同的行为，实现了反向控制 ，并符合“开闭原则”。

缺点：

• 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。

• 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。

3.2 适用场景

• 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。

• 需要通过子类来决定父类算法中某个步骤是否执行，实现子类对父类的反向控制。

3.3 要点

1. 模板方法应该由某些步骤组成，这些步骤的顺序是固定的，并且某些方法需要不同的实现。模板方法应该是final。

2. 如果您希望某些方法不被覆盖，您可以将它们设为 Final或者private

作者：神的孩子都在歌唱

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