原来Spring源码中的模板方法设计模式可以这么简单！GET到了！

Posted 2021-03-29 非科班程序员

坚持&原创 丨 作者 /JohnLeung

这是非科班程序员分享的第10篇原创文章

以前经常被问到：你知道哪些设计模式？比如模板方法模式在Spring源码中哪里用到了？

我：这个.......

当然不能就此放弃治疗，毕竟研究框架源码，设计模式这关迟早是要过，那我们就从“类行为型模式”里的模板方法模式(Template Method Pattern)开始讲起吧。

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1. 先讲个栗子

如果我们想设计一个制作水果饮料的流程，我们希望将其先后定义为以下几步(这里只是简单举例哈)：

1. 加水：必须步骤

2. 加糖：可选步骤

3. 加水果：留给子类加具体某种水果

那么我们将这个制作流程分析如下：

• 父类定义好制作主体流程：加水、加糖、加水果；

• 为了实现可扩展性，加水果这一步，我们希望子类可以自己选择加哪种水果（苹果汁加苹果，橘子汁加橘子等），即子类必须覆盖实现；

• 加糖这一步希望由子类决定是否需要这一步，即子类根据实际情况选择性覆盖；

最后，我们可能需要下面这样的父类：

/** * 制作水果饮料 * * @author JohnLeung * @date 2020/12/19 */public abstract class Juice { /** * 制作果汁总体步骤 * (这就是一个模板方法) */ public void makingJuice() { System.out.println("开始制作果汁..."); // 1. 加水（必须） addWater(); // 2. 加糖（子类可选） addSugar(); // 3. 加水果(子类必须覆盖) addFruit(); System.out.println("果汁制作完成!"); }
 /** * 加水步骤，必须步骤（由父类实现） */ private void addWater() { System.out.println("加水..."); }
 /** * 加糖步骤，父类什么也步骤，子类可选择覆盖此方法添加特定行为 * （这是一个钩子方法） */ protected void addSugar() { // do nothing }
 /** * 加水果步骤，留给子类自己覆盖实现 */ protected abstract void addFruit();
}

此时，如果我们想实现一个制作苹果汁的类（不加糖），再实现一个制作橘子汁的类（加糖），那么这个子类可能是下面这样的：

// 子类：制作苹果汁public class AppleJuice extends Juice{ @Override public void addFruit() { System.out.println("添加苹果..."); }}
// 子类：制作橘子汁public class OrangeJuice extends Juice{ /** * 添加具体水果 */ @Override public void addFruit() { System.out.println("添加橘子..."); }
 /** * 添加糖，可选步骤 */ @Override public void addSugar() { System.out.println("橘子饮料，想加糖..."); }}

我想大家应该很快就明白了，从这个样例中，我们其实就用到了模板方法模式。

模板模式的目的很简单：我们定义了一个算法流程，一方面希望所有的子类都遵守这个主体流程，另一方面也希望有些流程不要定死，而是留个子类具体实现。

2. 说说模板方法模式

2.1 几个概念

• 模板方法：定义算法流程（父类中，如上述的makingJuice方法）；

• 通用方法：被模板方法调用，所有父类子类都会执行的方法，一般不能被扩展，如上述样例的addWater方法；

• 钩子方法：被模板方法调用，父类会实现该方法，一般是个空方法，子类可以决定是否覆盖添加新的行为，如上述样例的addSugar方法；

• 抽象方法：被模板方法调用，在父类中是个抽象方法，留个子类具体实现，如上述样例的addFruit方法；

2.2 UML图示

用上述的样例，画个UML可能更好懂一些，理清父类和子类关系和上述的几个概念：

3. Spring源码中的模板方法模式（举栗）

在之前几篇分析SpringBoot的文章（见文末链接）中，我们其实也讲到过，Spring Bean的初始化过程中，主要是org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh这个方法实现的。

其实refresh方法就是一个模板方法: 该方法里定义了一系列Bean初始化应该有的步骤，而把有些步骤留个了子类实现（抽象方法），有些步骤子类可选择性扩展（钩子方法）。

我们来简单看看这个方法的源码（本次只简单讨论其模版方法设计，不讨论其他具体实现细节，关注①②③④处即可）：

/** * AbstractApplicationContext#refresh() * ① Bean 初始化核心方法（这是一个模板方法） * */ @Override public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { synchronized (this.startupShutdownMonitor) { // 准备工作，记录下容器的启动时间、标记“已启动”状态、处理配置文件中的占位符 prepareRefresh();
 // 注意：obtainFreshBeanFactory 方法内部调用了两个抽象方法 refreshBeanFactory() 和 getBeanFactory() // ② 调用抽象方法（延迟到子类实现）：将这两个方法的具体实现留给了子类控制 ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
 // 设置 BeanFactory 的类加载器，添加几个 BeanPostProcessor，手动注册几个特殊的 bean prepareBeanFactory(beanFactory);
 try { // Bean 转成 BeanDefinition 后，初始化前 // ③ 钩子方法：子类可以选择覆盖扩展，添加一些特殊的 BeanFactoryPostProcessor 的实现类或做点什么事 postProcessBeanFactory(beanFactory); // 调用 BeanFactoryPostProcessor 各个实现类的 postProcessBeanFactory(factory) 方法 invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
 // 注册 BeanPostProcessor 的实现类 registerBeanPostProcessors(beanFactory);
 // 初始化当前 ApplicationContext 的 MessageSource initMessageSource();
 // 初始化当前 ApplicationContext 的事件广播器 initApplicationEventMulticaster();
 // 具体的子类可以在这里初始化一些特殊的 Bean // ④ 钩子方法：子类可以选择性覆盖实现，初始化一些特殊的 Bean onRefresh(); registerListeners(); finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); finishRefresh(); }
 // ... 略 }

而模板方法refresh()中涉及的其他方法(如抽象方法、钩子方法)如下：

// AbstractApplicationContext#refresh()中的 obtainFreshBeanFactory()方法protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() { refreshBeanFactory(); return getBeanFactory(); }
// AbstractApplicationContext#refreshBeanFactory 抽象方法，子类必须覆盖protected abstract void refreshBeanFactory() throws BeansException, IllegalStateException;
// AbstractApplicationContext#getBeanFactory 抽象方法，子类必须覆盖public abstract ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() throws IllegalStateException;
// AbstractApplicationContext#postProcessBeanFactory 空方法，留给子类选择性覆盖protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) { }
// AbstractApplicationContext#onRefresh 空方法，留给子类选择性覆盖protected void onRefresh() throws BeansException { // For subclasses: do nothing by default. }

我们看到：

• ① refresh(): 是一个模板方法，定义了一个Bean初始化流程的整体过程；

• ② obtainFreshBeanFactory(): 调用了两个抽象方法(refreshBeanFactory和getBeanFactory)，使子类可以通过扩展这两个方法的方式，自定义子类的具体行为；

• ③ postProcessBeanFactory(beanFactory)和④ onRefresh(): 是一个钩子方法，父类中是一个空方法，留个子类选择是否扩展实现；

怎么样？模板方法思想其实很简单吧。我们简单总结一下：

• 什么时候使用：当需要定义一个流程，其中某些步骤想延迟到子类自己实现时

• 需要怎么做：延迟实现的方法定义为抽象方法（这样父类也就成为了抽象类），子类可选择性扩展的方法，父类就实现为空方法

这样以后再遇到这样的问题，我们就能答上一二了。当然，还有其他设计模式，我们后面再慢慢安排上吧。还有，设计模式还是要多用才能融会贯通哦！

（本篇完）

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