结合JDK源码看设计模式——模板方法模式

Posted 2021-02-15 cubemen

前言：

　　相信很多人都听过一个问题：把大象关进冰箱门，需要几步？

　　第一，把冰箱门打开；第二，把大象放进去；第三，把冰箱门关上。我们可以看见，这个问题的答案回答的很有步骤。接下来我们介绍一种设计模式——模板方法模式，你会发现，它与这个问题的答案实际上有很多共同之处。

一、定义

　　定义一个算法骨架，允许子类为一个或多个步骤提供实现。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的某些步骤。

二、适用场景

　　一次性实现一个算法的不变的部分，将可变的行为留给子类实现

　　也就是将各子类中公共行为被提取出来并集中到一个公共父类中，从而避免代码重复。还是拿上面大象放进冰箱里面的例子，打开冰箱和关上冰箱都是不变的行为，我们可以将其放在公共父类实现。但是放大象，怎么放？是先放背对着冰箱放，还是面对着冰箱放。不想放大象，放老虎或者其他动物呢？这些就是我们可变的行为，这个就放入子类中实现。可以说，模板方法提供了一个很好的代码复用平台

三、JDK中的模板方法模式

　　

　　在刚接触ArrayList的时候一直没注意它继承的类和实现的接口。直到现在讲到了模板方法模式，再去看ArrayList的时候能明白不少。在前面的博客中有提到List接口和Cloneable接口是用来实现什么设计模式的。今天就来看看这个ArrayList的父类AbstractList。

　　AbstractList就是我们前面适用场景中介绍的父类（也叫模板类），这个类里面即提供了公共的方法（不可供子类修改），又提供了可让子类修改的方法。下面我们直接看源码，由于方法很多，我们就介绍一下addAll方法。

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);
        boolean modified = false;
        for (E e : c) {
            add(index++, e);
            modified = true;
        }
        return modified;
    }
}

　　上面的是AbstractList的addAll方法，可以看见这个方法没有限定子类是否去修改，子类由需要就去修改，如果子类不想修改，完全能够按照AbstractList中的逻辑添加元素。事实上我看了一遍AbstractList中的方法发现除了一些私有的方法不能给子类给子类访问之外，其余的基本上都是可以给子类去选择是否修改的。如果子类觉得父类的方法可行，那么直接使用父类的方法即可。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount

        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);

        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
}

　　上面这个就是ArrayList中的addAll方法。

　　但是AbstractList里面有一个方法，就是get()方法，AbstractList明确要求要让子类实现。由于代码较少，我就直接截图

 

　　 左边是父类AbstractList中的，右边是ArrayList中的方法。在父类中没有直接写出实现代码，而是让子类自己手动去实现。除此之外其实还有一个方法就是AbstractList父类AbstractCollection中的toString方法。在ArrayList中是没有的，但是平常在写代码时候，是可以直接调用的，这就是一个公共的方法。

四、总结

　　模板方法模式只需要简单的继承关系就可以完成。相信平常我们在写代码的时候也是使用过模板方法模式，只是我们并不知道是这种设计模式。这里多说一下，如果我们希望子类不要修改父类的方法，只需要加上final修饰即可；如果希望子类一定重写父类的方法，就将父类的方法用abstract修饰；如果子类可以修改也可以不修改，就可以像addAll方法那样设计即可。重点理解模板，这个模板尽量使用抽象类。因为抽象类比接口更加的灵活，能将模板定义的更好。其实看完上面的源码解析，总结起来就是一句话AbstractList是ArrayList的模板。