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在我们程序设计中常常会遇到,设计一个系统知道了一个功能所需的关键步骤,而且确定了这些步骤的执行顺序,但是某些步骤的具体实现还未知,或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。
生活中很多这样的例子: 去银行办理业务一般要经过以下4个步骤:取号,排队,办理具体业务,对银行业务人员进行评分等,其中取号和排队和对银行业务人员进行评分,对每个客户是一样的,可以在父类中实现,但是办理具体业务却因人而异,它可能是存款,取款或者转账等,可以延迟到子类中实现。
模板方法模式:定义一个操作中的算法的骨架,而将一些操作延迟到子类中。模板方法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。
模板方法需要注意抽象类与具体子类之间的协作,它用到了虚函数的多态性技术以及,不用调用我,让我来调用你的反向控制技术。
优点 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。
缺点: 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。
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。
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。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。
结构图如下:
AbstractClass 是抽象类,其实也就是一抽象模板,定义并实现了一个模板方法。这个模板方法一般是一个具体的方法,它给出了一个顶级的逻辑的骨架,而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中,推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。
public abstract class AbstractClass { /** * 一些抽象的行为放到子类去实现 */ public abstract void PrimitiveOptions1(); public abstract void PrimitiveOptions2(); /** * 模板方法,给出了逻辑的骨架,而逻辑的组成是一些组成的抽象操作,它们都推迟到子类去实现 */ public void TemplateMethod() { PrimitiveOptions1(); PrimitiveOptions2(); System.out.println(); } }实现了父类所定义的一个或者多个抽象方法,每个一个 AbstractClass 都可以有任意多个 ConcreteClass 与之对应。而每一个ConcreteClass 都可以给出这些抽象方法的不同实现,从而使得顶级逻辑的实现各不相同。
public class ConcreteClassA extends AbstractClass{ @Override public void PrimitiveOptions1() { System.out.println("具体类A方法1实现"); } @Override public void PrimitiveOptions2() { System.out.println("具体类A方法2实现"); } }实现了父类所定义的一个或者多个抽象方法,每个一个 AbstractClass 都可以有任意多个 ConcreteClass 与之对应。而每一个ConcreteClass 都可以给出这些抽象方法的不同实现,从而使得顶级逻辑的实现各不相同。
public class ConcreteClassB extends AbstractClass { @Override public void PrimitiveOptions1() { System.out.println("具体类B方法1实现"); } @Override public void PrimitiveOptions2() { System.out.println("具体类B方法2实现"); } };测试结果:
public class MainClass { public static void main(String[] args) { AbstractClass abstractClassA = new ConcreteClassA(); AbstractClass abstractClassB = new ConcreteClassB(); abstractClassA.TemplateMethod(); abstractClassB.TemplateMethod(); } }测试结果:
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。