Java设计模式之模板方法模式

1. 模板方法模式

1.1 定义、优缺点、适用场景

定义：在抽象类的一个操作中定义一系列步骤，而将操作的一些步骤在子类中进行实现，这样子类也不会改变该操作及其步骤顺序。它是一种类行为型模式

优点：

• 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
• 它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用
• 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：

• 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
• 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(通过钩子方法实现)，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度
• 由于继承关系自身的缺点，如果父类添加新的抽象方法，则所有子类都要改一遍

适用场景：

• 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
• 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
• 当需要通过子类控制父类的结构，通过钩子方法进行实现

1.2 模式的结构与实现

结构：

• 抽象类/抽象模板(Abstract Class)
  抽象模板类，负责给出一个算法的骨架。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：在抽象类中声明，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

• 具体子类/具体实现(Concrete Class)
  具体实现类，实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法

实现：

public class TemplateMethodTest {

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

// 抽象类
abstract class AbstractClass {

    // 模板方法
    public void TemplateMethod() {
        if (HookMethod()) {
            concreteMethod();
        }
        abstractMethod1();
        abstractMethod2();
    }

    // 钩子方法
    public boolean HookMethod() {
        return true;
    }

    // 具体方法
    public void concreteMethod() {
        System.out.println("抽象类中的具体方法");
    }

    // 抽象方法1
    public abstract void abstractMethod1();

    // 抽象方法2
    public abstract void abstractMethod2();
}

// 具体子类
class ConcreteClass extends AbstractClass {
    // 重写父类的钩子方法，改变父类的具体方法执行
    @Override
    public boolean HookMethod() {
        return false;
    }

    public void abstractMethod1() {
        System.out.println("抽象方法1的实现");
    }

    public void abstractMethod2() {
        System.out.println("抽象方法2的实现");
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53

运行程序，结果如下：

抽象方法1的实现
抽象方法2的实现
1
2