【Java】我所知道设计模式之模板模式

前言介绍

接下里介绍的是Java 的设计模式之一：模板模式

我们还是以一个问题进行展开，引入模板模式

编写制作豆浆的程序，说明如下:

制作豆浆的流程为：选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎

要求：通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆

比如说：添加黑芝麻配料就是黑芝麻豆浆、红豆配料就是红豆豆浆

那么选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的

这样的流程步骤差不多是一样的，我们推荐使用：模板模式

一、什么是模板模式

模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)

在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。

它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。

简单说，模板方法模式 定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中

使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤

这种类型的设计模式属于行为型模式

模板模式原理类图分析

AbstractClass 抽象类

定义了大致的算法骨架，具体子类需要去实现 其它的抽象方法 operationr2,3,4

ConcreteClass 子类

实现抽象方法 operationr2,3,4, 以完成算法中特点子类的步骤

二、使用模板模式解决问题

制作豆浆的流程：选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎

要求：通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆

我们这里举例说明：红豆豆浆、花生豆浆等等

我们按照思路创建抽象类，定义具体流程的骨架

//抽象类，表示豆浆
abstract class SoyaMilk {
//模板方法, make , 模板方法可以做成 final , 不让子类去覆盖.
final void make() {
select();
addCondiments();
soak();
beat();
}
//选材料
void select() {
System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆    ");
}
//添加不同的配料， 抽象方法,  子类具体实现
abstract void addCondiments();
//浸泡
void soak() {
System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时 ");
}
//打碎
void beat() {
System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎    ");
}
}

若这时我们添加配料：红豆、那么我们就要继承这个抽象类并重写

class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
System.out.println(" 加入上好的红豆 ");
}
}

若这时我们添加配料：花生、那么我们就要继承这个抽象类并重写

class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
System.out.println(" 加入上好的花生 ");
}
}

这时我们使用demo看看根据要求创建不同的豆浆，是怎么回事呢？

public static void main(String[] args) {
//制作红豆豆浆
System.out.println("----制作红豆豆浆----");
SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();
redBeanSoyaMilk.make();
//制作黄豆豆浆
System.out.println("---- 制 作 花 生 豆 浆 ----");
SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk();
peanutSoyaMilk.make();
}
运行结果如下：
----制作红豆豆浆----
第一步：选择好的新鲜黄豆
加入上好的红豆
第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时
第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎
---- 制 作 花 生 豆 浆 ----
第一步：选择好的新鲜黄豆
加入上好的花生
第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时
第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎

三、模板模式的钩子方法

那么什么是钩子方法呢？

在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”

我们以豆浆的应用示例来讲解说明看看

比如我们还希望制作纯豆浆，但不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造

//抽象类，表示豆浆
abstract class SoyaMilk {
//模板方法, make , 模板方法可以做成 final , 不让子类去覆盖.
final void make() {
select();
//根据钩子方法来决定是否需要添加配料
if(customerWantCondiments()) {
addCondiments();
}
soak();
beat();
}
//钩子方法，决定是否需要添加配料
boolean customerWantCondiments() {
return true;
}
//选材料
void select() {
System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆    ");
}
//添加不同的配料， 抽象方法,  子类具体实现
abstract void addCondiments();
//浸泡
void soak() {
System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时 ");
}
//打碎
void beat() {
System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎    ");
}
}

这时我们根据要求添加一个原豆浆类重写他，但是他不添加配料

class PureSoyaMilk extends SoyaMilk {
//若不需要添加配料 则空方法重写
@Override
void addCondiments() {}
//若不需要添加配料则将钩子至为false
@Override
boolean customerWantCondiments(){return false;}
}

这时我们使用demo看看根据要求创建纯豆浆，是怎么回事呢？

public static void main(String[] args) {
//制作红豆豆浆
System.out.println("----制作红豆豆浆----");
SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();
redBeanSoyaMilk.make();
//制作纯豆浆
System.out.println("---- 制 作 纯 豆 浆 ----");
SoyaMilk pureSoyaMilk = new PureSoyaMilk();
pureSoyaMilk.make();
}
运行结果如下：
---- 制 作 花 生 豆 浆 ----
第一步：选择好的新鲜黄豆
加入上好的花生
第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时
第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎
---- 制 作 纯 豆 浆 ----
第一步：选择好的新鲜黄豆
第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时
第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎

四、模板方法模式的注意事项和细节

基本思想是：算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。

需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改

实现了最大化代码复用。

父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。

既统一了算法，也提供了很大的灵活性。

父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。

该模式的不足之处：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大

一般模板方法都加上 final 关键字， 防止子类重写模板方法.

模板方法模式使用场景：当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤 ，这一系列的步骤基本相同，但其个别步骤在实现时可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理

参考资料

尚硅谷：设计模式（韩顺平老师）：模板模式

Refactoring.Guru：《深入设计模式》