21【模板方法设计模式】

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二十一、模板方法设计模式

21.1 模板方法设计模式简介

21.1.1 模板方法设计模式概述

模板方法设计模式（Template Method Pattern）：在父类中定义一个算法的结构，将结构中的某些操作抽象化，延迟到子类中实现，使得子类可以不改变该算法结构的情况下，重定义该算法的某些特定步骤。

模板方法的核心就是在父类中定义一个固定的流程，该流程有若干个步骤组成，具体的步骤可以有子类进行不同的实现，这样下来固定的步骤由于子类实现的不同，而产生不同的效果；

在日常生活中，模板方法非常常见；

• 例如：炒菜流程都是固定的，洗菜、切菜、倒油、翻炒、加调料、再翻炒、出锅；

这些流程是固定的，但是我们却可以更改每个流程的实现，例如某些地区的人喜欢吃辣，我就在“加调料”这一步多放点辣椒，最终的结果（出锅的菜）当然就会变辣，而有些地区喜欢吃酸的，我们就在“加调料”这一步多醋，最终的结果（出锅的菜）就会变得酸酸的；再比如在“切菜”这一步实现的不同，那么会影响菜的美观、在“翻炒”这一步实现的不同会影响菜的口感等等等…

21.1.2 模板方法设计模式的UML类图

在模板方法设计模式中主要有2个角色：

• 1）抽象模板（AbstractClass）：定义一个算法的骨架/结构/流程。他由模板方法和若干个基本方法来构成；
  • 模板方法：算法的骨架的核心，按照顺序调用里面的基本方法来完成功能，该方法不能由子类重写，应该被final修饰；
  • 基本方法：多个基本方法在一起工作组成了模板方法，基本方法由子类实现，在同一个算法骨架中，子类对基本方法的实现不同，将会实现不同的功能；
• 2）具体实现（ConcreteClass）：实现抽象类中所定义的抽象方法。

21.3 模板方法设计模式的实现

【案例】

在父类中定义一个算法骨架，用于计算某段代码的执行时间，分别编写两种实现，实现String拼接1W次，以及StringBuilder拼接100W此所消耗的时间；

• 1）抽象模板：

package com.pattern.demo;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro: 抽象模板: 定义算法骨架
 */
public abstract class AbstractGetTimeTemplate {

    // 模板方法: 为了防止子类重写getTime方法  因此加上final修饰
    public final long getTime(){
        long start =System.currentTimeMillis();

        code();				//将要执行的代码抽象化

        long end=System.currentTimeMillis();

        return end-start;
    }

    // 基本方法
    public abstract void code();
}

• 2）具体实现1：

package com.pattern.demo;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro: 具体实现: 将基本方法进行实现,对String拼接1W次
 */
public class StringAppendGetTime extends AbstractGetTimeTemplate {

    /**
     * 计算1W次字符串拼接销毁的时间
     */
    @Override
    public void code() {
        String str = "";
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            str += i;
        }
    }
}

• 3）具体实现2：

package com.pattern.demo;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro: 具体实现: 将基本方法进行实现,对StringBuilder拼接100W次 
 */
public class StringBuildAppendGetTime extends AbstractGetTimeTemplate {
    /**
     * 计算100W次StringBuild的拼接所消耗的时间
     */
    @Override
    public void code() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            sb.append(i);
        }
    }
}

• 4）测试类：

package com.pattern.demo;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {

        AbstractGetTimeTemplate strAppendTemplate = new StringAppendGetTime();
        long strTime = strAppendTemplate.getTime();
        System.out.println("1W次字符串拼接消耗的时间: " + strTime);
        System.out.println("-------------------");

        AbstractGetTimeTemplate sbAppendTemplate = new StringBuildAppendGetTime();
        long sbTime = sbAppendTemplate.getTime();
        System.out.println("100W次StringBuilder拼接消耗的时间: " + sbTime);
    }
}

21.3 模板方法设计模式的优缺点

• 优点：
  • 1）利用模板方法将相同的逻辑抽取到父类中，提高代码的复用性
  • 2）将步骤的实现分离到不同的子类中，通过对子类不同的实现，实现不同的功能
• 缺点：
  • 1）由于继承和抽象的特点，如果父类新增了抽象方法，则所有的子类都需要修改
  • 2）造成类的数量增加，间接增加了系统实现的复杂度