java设计模式-模板方法模式(Template Method)

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定义

定义一个操作的算法骨架,而将一些步骤延迟到子类中。Template Method 使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

image.png

例如驾驶汽车:

手动挡汽车:第一步打开车门,第二步坐到驾驶位并系安全带,第三步开启马达,第四步踩离合挂挡,第五步走
自动挡汽车:第一步打开车门,第二步坐到驾驶位并系安全带,第三步开启马达,第四步踩刹车挂挡,第五步走

其中只有第四步操作不一样,其他步骤都一样,这样就可以定义在基类,第四步就是他们之间的差异就可以在具体的子类中去实现。下面就是代码实现。

实例代码

首先准备抽象类,定义各个过程,一样的步骤直接实现

abstract class AbstractClass{
    protected abstract void carType();
    private void openDoor(){
        System.out.println("打开车门");
    }
    private void sitDown(){
        System.out.println("坐好并系上安全带");
    }
    private void startMotor(){
        System.out.println("启动发动机");
    }
    protected abstract void gear();
    private void forward(){
        System.out.println("前进");
    }
    public final void driveCar(){
        carType();
        openDoor();
        sitDown();
        startMotor();
        gear();
        forward();
    }
}

实现手动挡汽车

class HandCar extends AbstractClass{
    @Override
    protected void carType() {
        System.out.println("驾驶手动挡汽车");
    }

    @Override
    protected void gear() {
        System.out.println("踩离合挂挡");
    }
}

实现自动挡汽车

class AutoCar extends AbstractClass{
    @Override
    protected void carType() {
        System.out.println("驾驶自动挡汽车");
    }

    @Override
    protected void gear() {
        System.out.println("踩刹车挂挡");
    }
}

测试

public static void main(String[] args) {
    AbstractClass handcar=new HandCar();
    handcar.driveCar();
    System.out.println("---------------");
    AbstractClass autoCar=new AutoCar();
    autoCar.driveCar();
}

执行结果

image.png

场景可以扩展一下,比如有时候,我们开车,临时停靠的时候,可能没有关闭发动机,那么再次开车的时候是不需要再次启动发动机的。这就需要用到钩子方法

构造方法改造

修改抽象类

abstract class AbstractClass{

    protected boolean isNeedStartMotor = true;  // 默认需要启动
    protected void isNeedStartMotor(boolean isNeedStartMotor){
        this.isNeedStartMotor=isNeedStartMotor;
    }
    protected abstract void carType();
    private void openDoor(){
        System.out.println("打开车门");
    }
    private void sitDown(){
        System.out.println("坐好并系上安全带");
    }
    private void startMotor(){
        System.out.println("启动发动机");

    }
    protected abstract void gear();
    private void forward(){
        System.out.println("前进");
    }
    public final void driveCar(){
        carType();
        openDoor();
        sitDown();
        if(isNeedStartMotor){
            startMotor();
        }else{
            System.out.println("发动机已经启动,不用再启动了。。。。");
        }
        gear();
        forward();
    }
}

测试

public static void main(String[] args) {
    AbstractClass handcar=new HandCar();
    handcar.isNeedStartMotor(false);
    handcar.driveCar();
    System.out.println("---------------");
    AbstractClass autoCar=new AutoCar();
    autoCar.driveCar();
}

执行结果

image.png

总结

模板方法模式的实现要素:1.抽象基类 2.具体子类。在抽象基类中要提供一些具体的基本方法,对于各种不同的实现子类而言是相同的,具有共性的。还有一些抽象方法,是对于那些我们只知道具体原则,而不知道实现细节,需要将她延迟到子类实现的一些步骤。还有一些我们可选的钩子函数。最后我们将基本方法,抽象方法和钩子函数按照我们业务逻辑的需求汇总成一个模板方法,这就构成了我们的算法框架,模板方法必须声明成final,不能被子类所复写。

具体子类:1.实现基类中的抽象方法 2.覆盖钩子方法。

模板方法模式的适用场景:

(1)算法或操作遵循相似的逻辑

(2)重构时(把相同的代码提取到父类中)

(3)重要复杂的算法,核心算法设计为模板方法

模板方法模式的优点:1.封装性好 2.复用性好 3.屏蔽细节 4.便于维护

模板方法模式的缺点:继承 java是一个单继承的语言,设想在一个已有的系统当中大量的使用到了继承,这个时候如果我们想要做一些重构,通过模板方法的模式抽取共性,因为我们的类已经出一个继承层次的某个结构之中,再通过模板方法引入新的继承的时候就会遇到困难。