《Head First 设计模式》之模板方法模式——冲泡咖啡和茶

Posted 2020-09-01 ADong

模板方法模式（Template）

　　——在一个方法中定义了一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

• 好莱坞原则：别调用（打电话给）我们，我们会调用（打电话给）你。

• 要点：

1. 模板方法的抽象类可以定义具体方法、抽象方法和钩子。抽象方法由子类实现。
2. 钩子是一种方法，在抽象类中不做事，或只做默认的事，子类可以选择要不要覆盖它。
3. 为了防止子类改变模板方法中的算法，可以将模板方法声明为final。
4. 好莱坞原则告诉我们，将决策权放在高层模块中，以便决定如何以及何时调用低层模块。
5. 策略模式和模板方法模式都封装算法，一个用组合，一个用继承。
6. 工厂方法（由子类决定实例化哪个具体类）是模板方法（子类决定如何实现算法中的步骤）的一种特殊版本。

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示例：

咖啡冲泡法

1. 把水煮沸
2. 用沸水冲泡咖啡
3. 把咖啡倒进杯子
4. 加糖和牛奶

茶冲泡法

1. 把水煮沸
2. 用沸水冲泡茶叶
3. 把茶倒进杯子
4. 加柠檬

茶和咖啡是如此得相似，似乎我们应该将共同的部分抽取出来，放进一个基类中。

 1 public abstract class CaffeineBeverage {
 2     // 现在，用同一个prepareRecipe()方法来处理茶和咖啡。
 3     // prepareRecipe()方法被声明为final，因为我们不希望子类覆盖这个方法
 4     // 我们将第2步和第4步泛化成为brew()和addCondiments()
 5     final void prepareRecipe() {
 6         boilWater();
 7         brew();
 8         pourInCup();
 9         addCondiments();
10     }
11 
12     // 因为咖啡和茶处理这些方法的做法不同，所以这两个方法必须被声明为抽象，
13     // 剩余的东西留给子类去操心
14     abstract void addCondiments();
15     abstract void brew();
16 
17     public void boilWater() {
18         System.out.println("Boiling water");
19     }
20 
21     public void pourInCup() {
22         System.out.println("Pouring into cup");
23     }
24 }

让我们细看抽象类是如何被定义的，包括了它内含的模板方法和原语操作。

 1 // 这就是我们的抽象类。它被声明为抽象，用来作为基类，其子类必须实现其操作
 2 public abstract class AbstractClass {
 3     // 这就是模板方法。它被声明为final，以免子类改变这个算法的顺序。
 4     final void templateMethod() {
 5         // 模板方法定义了一连串的步骤，每个步骤由一个方法代表
 6         primitiveOperation1();
 7         primitiveOperation2();
 8         concreteOperation();
 9     }
10 
11     // 在这个范例中有两个原语操作，具体子类必须实现它们
12     abstract void primitiveOperation1();
13     abstract void primitiveOperation2();
14     
15     // 这个抽象类有一个具体的操作。
16     void concreteOperation() {
17         // ...
18     }
19 }

 

接着需要处理咖啡和茶类，这两个类现在都是依赖超类来处理冲泡法，所以只需要自行处理冲泡和添加调料部分：

 1 public class Coffee extends CaffeineBeverage {
 2     @Override
 3     void brew() {
 4         System.out.println("Dripping coffee through filter");
 5     }
 6 
 7     @Override
 8     void addCondiments() {
 9         System.out.println("Adding Sugar and Milk");
10     }
11 }
12 
13 public class Tea extends CaffeineBeverage {
14     @Override
15     void brew() {
16         System.out.println("Steeping the tea");
17     }
18 
19     @Override
20     void addCondiments() {
21         System.out.println("Adding Lemon");
22     }
23 }

 

钩子的使用

 1 public abstract class CaffeineBeverageWithHook {
 2     final void prepareRecipe() {
 3         boilWater();
 4         brew();
 5         pourInCup();
 6         // 我们加上了一个小小的条件语句，而该条件是否成立，
 7         // 是由一个具体方法customerWantsCondiments()决定的。
 8         // 如果顾客“想要”调料，只有这时我们才调用addCondiments()。
 9         if (customerWantsCondiments()) {
10             addCondiments();
11         }
12     }
13 
14     abstract void addCondiments();
15     abstract void brew();
16 
17     public void boilWater() {
18         System.out.println("Boiling water");
19     }
20 
21     public void pourInCup() {
22         System.out.println("Pouring into cup");
23     }
24 
25     // 我们在这里定义了一个方法，（通常）是空的缺省实现。这个方法只会返回true，不做别的事。
26     // 这就是一个钩子，子类可以覆盖这个方法，但不见得一定要这么做。
27     boolean customerWantsCondiments() {
28         return true;
29     }
30 }

 

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用模板方法排序

　　Java数组类的设计者提供给我们一个方便的模板方法用来排序。必须实现Comparable接口，提供这个接口所声明的compareTo()方法。

其他模板方法实例

1. java.io的InputStream类有一个read()方法，是由子类实现的，而这个方法又会被read(byte b[], int off, int len)模板方法使用。
2. Swing的JFrame继承了一个paint()方法。在默认状态下，paint()是不做事情的，因为它是一个“钩子”。通过覆盖paint()，可以将自己的代码插入JFrame的算法中，显示出想要的画面。
3. applet是一个能在网页上面执行的小程序。任何applet必须继承自Applet类，而Applet类中提供了好些钩子。