java設(shè)計模式之模板方法模式詳解
一、什么是模板方法模式
概念：定義一個操作中的算法的骨架，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算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。
通俗的講，模板方法模式是通過把不變行為搬到超類，去除子類里面的重復(fù)代碼提現(xiàn)它的優(yōu)勢，它提供了一個很好的代碼復(fù)用平臺。當(dāng)不可變和可變的方法在子類中混合在一起的時候，不變的方法就會在子類中多次出現(xiàn)，這樣如果摸個方法需要修改則需要修改很多個，雖然這個這個問題在設(shè)計之初就應(yīng)該想好。這個時候模板方法模式就起到了作用了，通過模板方法模式把這些重復(fù)出現(xiàn)的方法搬到單一的地方，這樣就可以幫助子類擺脫重復(fù)不變的糾纏。
舉個好懂的例子，小時候筆者家里窮，在農(nóng)村上小學(xué)的時候考試都是每個學(xué)生手抄試卷，因為那個時候?qū)W校還沒有試卷印刷。全班五十多個學(xué)生每個學(xué)生都要重復(fù)抄一遍黑板的試卷，并且像筆者這樣的近視眼很容易就抄錯了，8抄成3,7抄成1等到，然后明明做對了但是分?jǐn)?shù)就是不高，導(dǎo)致筆者一直是全班倒數(shù)。這就是個很嚴(yán)重的重復(fù)不可變的問題，現(xiàn)在條件好了不少，學(xué)生不需要抄試卷，試卷印刷就解決了這個重復(fù)抄試卷的問題。模板方法也是類似。
二、模式對比
1、抄試卷模式
筆者就以抄試卷模式為名來闡述重復(fù)不變帶來的不便，下面會對該模式進(jìn)行改進(jìn)。
學(xué)生甲抄的試卷
public class TestPaperA {
//試卷第一題
public void testQuestion1(){
System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
System.out.println("答案：C");
}
//試卷第二題
public void testQuestion2(){
System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
System.out.println("答案：C");
}
//試卷第三題
public void testQuestion3(){
System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽(yù) B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興");
System.out.println("答案：B");
}
}
學(xué)生乙抄的試卷
public class TestPaperB {
//試卷第一題
public void testQuestion1(){
System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
System.out.println("答案：A");
}
//試卷第二題
public void testQuestion2(){
System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
System.out.println("答案：C");
}
//試卷第三題
public void testQuestion3(){
System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽(yù) B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興");
System.out.println("答案：D");
}
}
客戶端代碼
public class ShowAnswer {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("學(xué)生甲的試卷");
TestPaperA stuA = new TestPaperA();
stuA.testQuestion1();
stuA.testQuestion2();
stuA.testQuestion3();
System.out.println("學(xué)生乙的試卷");
TestPaperB stuB = new TestPaperB();
stuB.testQuestion1();
stuB.testQuestion2();
stuB.testQuestion3();
}
}
很容易發(fā)現(xiàn)上面兩個學(xué)生抄的試卷有很多重復(fù)的地方，比如試卷的題目，輸出答案的方法，這些都在每個學(xué)生試卷類中混合在一起了，既不利于維護(hù)，也不利于瀏覽，下面看一下模板方法模式是怎么改進(jìn)的。
2、模板方法模式
將每個學(xué)生試卷的重復(fù)部分提取出來，題目，作答等等。
首先改造試卷類，將該類改為抽象類，在該類中我添加了三個抽象的方法用于子類實現(xiàn)，學(xué)生都是要作答的，但是答案不一樣，所以可以將作答的過程作為重復(fù)不變的方法提取出來，代碼如下。
public abstract class TestPaper {
//試卷第一題
public void testQuestion1(){
System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
System.out.println("答案：" + answer1());
}
//試卷第二題
public void testQuestion2(){
System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
System.out.println("答案：" + answer2());
}
//試卷第三題
public void testQuestion3(){
System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽(yù) B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興");
System.out.println("答案：" + answer3());
}
//這三個鉤子方法是給每個子類去實現(xiàn)，并返回答案的
public abstract String answer1();
public abstract String answer2();
public abstract String answer3();
//模板方法，考試的過程，定義基本的考試過程，子類回調(diào)
public void exam(){
testQuestion1();
testQuestion2();
testQuestion3();
}
}
首先來看第一個學(xué)生的考試情況
public class TestPaperA extends TestPaper{
@Override
public String answer1() {
return "A";
}
@Override
public String answer2() {
return "B";
}
@Override
public String answer3() {
return "D";
}
}
其他學(xué)生的試卷可能答案不是一樣的，但是基本的答題過程就是一樣的，所以就不重復(fù)寫了，下面看下客戶端代碼。
public class ShowAnswer {
public static void main(String[] args) {
TestPaper testPaper = new TestPaperA();
testPaper.exam();
}
}
可以看待客戶端代碼也減輕了很多，這樣邏輯清晰，利于維護(hù)，優(yōu)勢很明顯，下面看下具體答題情況。
小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽
答案：A
全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛
答案：B
《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽(yù) B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興
答案：D
3、模板方法模式的基本結(jié)構(gòu)
AbstractClass是一個抽象類，其實就是一個抽象模板，定義并實現(xiàn)了一個模板方法。這個模板方法一般是一個具體的實現(xiàn)，他給出了一些邏輯的骨架，而邏輯的組成在相應(yīng)的抽象類中，推遲到了子類實現(xiàn)。代碼如下
public abstract class AbstractClass {
//一些抽象行為，可以理解為重復(fù)不變的方法，提取到抽象類
public abstract void primitiveOperation1();
public abstract void primitiveOperation2();
//模板方法，給出了具體邏輯的骨架，而邏輯的組成是一些相應(yīng)的抽象操作，他們都推遲到子類實現(xiàn)
public void templateMothed(){
primitiveOperation1();
primitiveOperation2();
}
}
ConcreteClass，實現(xiàn)父類所定義的一個或多個抽象方法。每一個AbstractClass都可以有一個或者多個ConcreteClass與之對應(yīng)，而每一個ConcreteClass都可以給出這些抽象方法（也就是骨架的組成步驟）的不同實現(xiàn)，從而得到的實現(xiàn)都不同。
public class ConcreteClassA extends AbstractClass{
@Override
public void primitiveOperation1() {
System.out.println("子類Ａ的操作１");
}
@Override
public void primitiveOperation2() {
System.out.println("子類Ａ的操作２");
}
}
public class ConcreteClassB extends AbstractClass{
@Override
public void primitiveOperation1() {
System.out.println("子類Ｂ的操作１");
}
@Override
public void primitiveOperation2() {
System.out.println("子類Ｂ的操作２");
}
}
上面定義了兩個具體的實現(xiàn)，更多的實現(xiàn)其實都是一致的，這里就不多多說了。下面看下客戶端代碼
public class Show {
public static void main(String[] args) {
AbstractClass c;
c = new ConcreteClassA();
c.templateMothed();
c = new ConcreteClassB();
c.templateMothed();
}
}
輸入如下
子類Ａ的操作１
子類Ａ的操作２
子類Ｂ的操作１
子類Ｂ的操作２
4、UML圖
三、總結(jié)
模板方法模式就是為了將重復(fù)不變的代碼提取到一個抽象類中。當(dāng)我們要完成在某一細(xì)節(jié)層次一致的一個過程或一系列步驟，但其個別步驟在更詳細(xì)的層次上的實現(xiàn)可能不同時，我們通常考慮用模板方法模式來處理。
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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