设计模式之模板方法模式(十六)

模板方法模式的意图是在一个方法里实现一个算法,并推迟定义算法中的某些步骤,从而让其他类重新定义它们。

模板方法模式的结构

模板方法模式包含以下主要角色。

(1) 抽象类(Abstract Class):负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。这些方法的定义如下。

① 模板方法:定义了算法的骨架,按某种顺序调用其包含的基本方法。

② 基本方法:是整个算法中的一个步骤,包含以下几种类型。

  • 抽象方法:在抽象类中申明,由具体子类实现。
  • 具体方法:在抽象类中已经实现,在具体子类中可以继承或重写它。
  • 钩子方法:在抽象类中已经实现,包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。

(2) 具体子类(Concrete Class):实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法,它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤。

模板方法模式结构图

模板方法模式的实现

模板方法模式的代码如下:

抽象类

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abstract class AbstractClass
{
public void TemplateMethod() //模板方法
{
SpecificMethod();
abstractMethod1();
abstractMethod2();
}
public void SpecificMethod() //具体方法
{
System.out.println("抽象类中的具体方法被调用...");
}
public abstract void abstractMethod1(); //抽象方法1
public abstract void abstractMethod2(); //抽象方法2
}

具体子类

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class ConcreteClass extends AbstractClass
{
public void abstractMethod1()
{
System.out.println("抽象方法1的实现被调用...");
}
public void abstractMethod2()
{
System.out.println("抽象方法2的实现被调用...");
}
}

运行:

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public class TemplateMethodPattern
{
public static void main(String[] args)
{
AbstractClass tm=new ConcreteClass();
tm.TemplateMethod();
}
}

结果:
抽象类中的具体方法被调用…
抽象方法1的实现被调用…
抽象方法2的实现被调用…

常见案例及应用场景

常见案例:Java 中的 Object clone() 方法。

应用场景:

  1. 算法的整体步骤很固定,但其中个别部分易变时,这时候可以使用模板方法模式,将容易变的部分抽象出来,供子类实现。
  2. 当多个子类存在公共的行为时,可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先,要识别现有代码中的不同之处,并且将不同之处分离为新的操作。最后,用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。
  3. 当需要控制子类的扩展时,模板方法只在特定点调用钩子操作,这样就只允许在这些点进行扩展。

总结

模板方法模式的意图并不是要求我们在定义子类前写出模板方法。你可能会在已有的类层次关系中发现一些相似的方法。在这种情况下,你可以提取算法的框架,并将它移到超类中,从而运用模板方法来简化和组织你的代码。

该模式的主要优点如下:

  1. 它封装了不变部分,扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现,而把可变部分算法由子类继承实现,便于子类继续扩展。
  2. 它在父类中提取了公共的部分代码,便于代码复用。
  3. 部分方法是由子类实现的,因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能,符合开闭原则。

该模式的主要缺点如下:

  1. 对每个不同的实现都需要定义一个子类,这会导致类的个数增加,系统更加庞大,设计也更加抽象。
  2. 父类中的抽象方法由子类实现,子类执行的结果会影响父类的结果,这导致一种反向的控制结构,它提高了代码阅读的难度。