模板模式——個人修鍊

模板模式——個人修鍊

模板模式

其定義如下：Define the skeleton of an algorithm in an operation,deferring some steps to subclasses.Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithms structure.（定義一個操作中的演算法的框架，而將一些步驟延遲到子類中。使得子類可以不改變一個演算法的結構即可重定義該演算法的某些特定步驟。）在模板模式(Template Pattern)中，一個抽象類公開定義了執行它的方法的方式/模板。它的子類可以按需要重寫方法實現，但調用將以抽象類中定義的方式進行。這種類型的設計模式屬於行為型模式。

介紹

意圖：

定義一個操作中的演算法的骨架，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演算法的結構即可重定義該演算法的某些特定步驟。

模板模式僅僅使用了Java的繼承機制，但它是一個應用非常廣泛的模式。其中，AbstractClass叫做抽象模板，它的方法分為兩類：

● 基本方法

基本方法也叫做基本操作，是由子類實現的方法，並且在模板方法被調用。

● 模板方法

可以有一個或幾個，一般是一個具體方法，也就是一個框架，實現對基本方法的調度，完成固定的邏輯。

注意　為了防止惡意的操作，一般模板方法都加上final關鍵字，不允許被覆寫。

主要解決：一些方法通用，卻在每一個子類都重新寫了這一方法。

何時使用：有一些通用的方法。

如何解決：將這些通用演算法抽象出來。

關鍵代碼：在抽象類實現，其他步驟在子類實現。

應用實例：

1、在造房子的時候，地基、走線、水管都一樣，只有在建築的後期才有加壁櫥加柵欄等差異。

2、西遊記裡面菩薩定好的81難，這就是一個頂層的邏輯骨架。

3、spring中對Hibernate的支持，將一些已經定好的方法封裝起來，比如開啟事務、獲取Session、關閉Session等，程序員不重複寫那些已經規範好的代碼，直接丟一個實體就可以保存。

優點：

1. 封裝不變部分，擴展可變部分（提取抽象，分離具體）。

　　把認為是不變部分的演算法封裝到父類實現，而可變部分的則可以通過繼承來繼續擴展。在悍馬模型例子中，是不是就非常容易擴展？例如增加一個H3型號的悍馬模型，很容易呀，增加一個子類，實現父類的基本方法就可以了。

1. 提取公共代碼，便於維護。

　　我們例子中剛剛走過的彎路就是最好的證明，如果我們不抽取到父類中，任由這種散亂的代碼發生，想想後果是什麼樣子？維護人員為了修正一個缺陷，需要到處查找類似的代碼！

1. 行為由父類控制，子類實現。

　　基本方法是由子類實現的，因此子類可以通過擴展的方式增加相應的功能，符合開閉原則（對擴展開放，對修改關閉）。

缺點：

每一個不同的實現都需要一個子類來實現，導致類的個數增加，使得系統更加龐大。

按照我們的設計習慣，抽象類負責聲明最抽象、最一般的事物屬性和方法，實現類完成具體的事物屬性和方法。但是模板方法模式卻顛倒了，抽象類定義了部分抽象方法，由子類實現，子類執行的結果影響了父類的結果，也就是子類對父類產生了影響，這在複雜的項目中，會帶來代碼閱讀的難度，而且也會讓新手產生不適感。

使用場景：

　　1、有多個子類有公有的方法，並且邏輯基本相同。

　　2、重要、複雜的演算法，可以把核心演算法設計為模板方法，周邊的相關細節功能則由各個子類實現。

　　3、重構時，模板方法模式是一個經常使用的模式，把相同的代碼抽取到父類中，然後通過鉤子函數約束其行為。

注意事項：為防止惡意操作，一般模板方法都加上final(不能被重寫)關鍵詞。

實現

　　我們將創建一個定義操作的Game抽象類，其中，模板方法設置為final，這樣它就不會被重寫。Cricket和Football是擴展了Game的實體類，它們重寫了抽象類的方法。

　　TemplatePatternDemo是演示類，使用Game來演示模板模式的用法。

步驟 1

創建一個抽象類，它的模板方法被設置為final。

Game.java

public abstract class Game {

abstract void initialize();

abstract void startPlay();

abstract void endPlay();

//模板方法

public final void play() {

//初始化遊戲

initialize();

//開始遊戲

startPlay();

//結束遊戲

endPlay();

}

}

步驟 2

創建擴展了上述類的實體類。

Cricket.java

public class Cricket extends Game {

@Override

void endPlay() {

System.out.println("Cricket Game Finished!");

}

@Override

void initialize() {

System.out.println("Cricket Game Initialized! Start playing.");

}

@Override

void startPlay() {

System.out.println("Cricket Game Started. Enjoy the game!");

}

}

Football.java

public class Football extends Game {

@Override

void endPlay() {

System.out.println("Football Game Finished!");

}

@Override

void initialize() {

System.out.println("Football Game Initialized! Start playing.");

}

@Override

void startPlay() {

System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!");

}

}

步驟 3

使用Game的模板方法play()來演示遊戲的定義方式。

TemplatePatternDemo.java

public class TemplatePatternDemo {

public static void main(String[] args) {

Game game = new Cricket();

game.play();

System.out.println();

game = new Football();

game.play();

}

}

步驟 4

驗證輸出。

Cricket Game Initialized! Start playing.

Cricket Game Started. Enjoy the game!

Cricket Game Finished!

Football Game Initialized! Start playing.

Football Game Started. Enjoy the game!

Football Game Finished!

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