设计模式之模板方法模式

Posted 2021-11-23 ProChick

模板方法模式

• • 1.简要概述
  • 2.模式结构
  • 3.实现代码
  • 4.优点好处
  • 5.缺点弊端
  • 6.应用场景
  • 7.应用示例

1.简要概述

• 模板方法模式也叫作模板模式，属于行为型设计模式。
• 模板方法模式定义了一个操作中的算法骨架，并将一些特殊的步骤延迟到子类中实现。
• 模板方法模式的核心思想，就是在父类中定义了一个算法的框架，允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤，以完成不同的需求。
• 模板方法模式中，也可以定义钩子方法，钩子方法可以对其他方法进行约束，通常返回一个boolean类型的标识，用来判断是否执行某一个基本方法，钩子方法的引入使得子类可以控制父类的行为。

2.模式结构

👉通常由一个模板抽象类( 负责定义某个算法的骨架,也就是整个过程步骤,然后实现那些通用的、不需要改变的步骤逻辑 )，多个具体的实现类( 负责实现算法骨架中那些比较特殊的步骤逻辑 )，一个客户类( 负责对模板类进行调用,完成算法的整个过程)共同组成。

3.实现代码

举例 💡 ：假设我们现在要做不同口味的豆浆，首先我们知道做豆浆的基本步骤就是：打开豆浆机、放入原料、启动豆浆机、关闭豆浆机。然后对于制作不同口味的豆浆，只是放入的原料不同而已，所以我们就可以使用模板方法模式处理该问题，将放入原料的过程单独提取出来。

豆浆抽象类(模板抽象类)

public abstract class SoyaMilk {

    // 制作豆浆
    public final void make() {
        open();
        add();
        start();
        close();
    }
	
    // 打开豆浆机
    public void open() {
        System.out.println("打开豆浆机");
    }
    
    // 放入原料
    public abstract void add();
    
	// 启动豆浆机
    public void start() {
        System.out.println("启动豆浆机");
    }
    
    // 关闭豆浆机
    public void close() {
        System.out.println("关闭豆浆机");
    }
}

红豆豆浆(具体实现类)

public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void add(){
        System.out.println("加入红豆");
    }
}

小米豆浆(具体实现类)

public class MilletSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void add(){
        System.out.println("加入小米");
    }
}

芝麻豆浆(具体实现类)

public class SesameSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    public void add(){
        System.out.println("加入芝麻");
    }
}

客户类

// 测试客户端
public class SoyaMilkClient{
    public static void main(String[] args) {
        // 制作红豆豆浆
        SoyaMilk soyaMilk1 = new RedBeanSoyaMilk();
        soyaMilk1.make();
        
        // 制作小米豆浆
        SoyaMilk soyaMilk2 = new MilletSoyaMilk();
        soyaMilk2.make();
        
        // 制作芝麻豆浆
        SoyaMilk soyaMilk3 = new SesameSoyaMilk();
        soyaMilk3.make();
    }
}

4.优点好处

• 模板方法模式中，实现了代码最大化复用，子类直接继承并使用父类中已实现的方法。
• 模板方法模式中，行为由⽗类管理，子类进行可变部分的扩展，这样非常有利于系统的开发拓展和迭代。
• 模板方法模式中，通过父类调用其子类的操作，让子类进行扩展实现新的行为，符合开闭原则。
• 模板方法模式中，仅允许子类重写一个算法中的特定部分，使得算法其他部分修改对其所造成的影响大大减小。

5.缺点弊端

• 模板方法模式中，每一个不同的实现都需要编写一个子类去实现，这样如果一个系统中存在很多的不同实现，那么就会产生许多子类，使得整个系统变得庞大。
• 模板方法模式中，通过子类抑制默认步骤实现可能会导致违反里氏替换原则。

6.应用场景

• 当我们需要完成某个相似的过程，且这些过程的一系列步骤基本相同，只有个别步骤在实现中略有差异的时候，我们就可以使用模板方法。
• 当系统中需要进行分层来控制某个过程的不同实现，即由上层控制流程，下层负责具体细则实现的时候，我们就可以使用模板方法。

7.应用示例

Spring源码中的应用程序上下文环境进行刷新时的过程

1. 这里的AbstractApplicationContext抽象类就可以看作是模板方法中的抽象模板类，该类中定义了一个用于刷新的方法，我们可以看到在方法中执行了一系列的方法调用，那么这个调用的过程就可以看做是模板方法中的执行步骤。

   

   

2. 其中，我们可以找出里面的某些方法是抽象的，也就是待子类去实现的，那么这些方法就可以看作是模板方法中特定的那些算法步骤。

   

3. 下面，我们找到AbstractApplicationContext抽象类的一个具体实现，可以看到该类对上面的refreshBeanFactory方法进行了具体的实现。

   

   

4. 上面所涉及相关类的关联关系如下图所示：

   

5. 我们通过类图结构可以看出，AbstractApplicationContext类中定义了执行某项操作的通用步骤，而其中的某些步骤方法需要通过子类去实现，所以这个过程使用了模板方法模式进行设计。