行为设计模式 -模板方法模式- JAVA

模板方法模式

    • [一 .简介](#一 .简介)
    • [二. 案例](#二. 案例)
      • [2.1 抽象类(Abstract Class)](#2.1 抽象类(Abstract Class))
      • [2.2 具体子类(Concrete Class)](#2.2 具体子类(Concrete Class))
      • [2.3 测试](#2.3 测试)
    • [三. 结论](#三. 结论)
      • [3.1 优缺点](#3.1 优缺点)
      • [3.2 适用场景](#3.2 适用场景)
      • [3.3 要点](#3.3 要点)

前言

这是我在这个网站整理的笔记,有错误的地方请指出,关注我,接下来还会持续更新。

作者:神的孩子都在歌唱

一 .简介

模板方法是一种行为设计模式。模板方法设计模式用于创建方法存根并将某些实现步骤推迟到子类。

百度百科: 模板方法模式定义了一个 算法的步骤,并允许子类别为 一个或多个步骤提供其实践方式。让子类别在不改变算法架构**的情况下,重新定义算法中的某些步骤。

理解: 在面向对象程序设计过程中,我们常常会遇到这种情况:设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤,而且确定了这些步骤的执行顺序 ,但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

通俗理解,就是设计构建一个对象 的时候,类的步骤 已经固定了,可是某些类的实现逻辑 没固定,就将这些实现给子类去做。

让我们通过一个例子来理解这个模式,假如我们想建造房子 ,建造房子需要步骤是: 打地基(Foundation),立柱子(Pillars),砌墙(wall),和安装窗户(window) 。我们没办法更改这个执行步骤,因为只能完成前一步才能进行下一步。如果我想建造一个木房子(Wooden)和一个玻璃房子(glass)地基的实现 都是一样的。因此,针对这种情况我们可以创建一个模板方法,然后通过继承这个模板方法,实现对应的子类去建造不同的房子。接下来通过代码来加深理解

模板方法(Template Method)模式包含以下主要角色:

  • 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。

    • 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:是实现算法各个步骤的方法,是模板方法的组成部分。基本方法又可以分为三种:

      • 抽象方法(Abstract Method) :一个抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。

      • 具体方法(Concrete Method) :一个具体方法由一个抽象类或具体类声明并实现,其子类可以进行覆盖也可以直接继承。

      • 钩子方法(Hook Method) :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。

        一般钩子方法是用于判断的逻辑方法,这类方法名一般为isXxx,返回值类型为boolean类型。

  • 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组成步骤。

二. 案例

2.1 抽象类(Abstract Class)

定义模板方法

java 复制代码
/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:48
 * @Description 房子模板
 */
public abstract class HouseTemplate {

    /**
     * 定义构建房子步骤  final定义防止子类重写
     */
    public final void buildHouse() {
        // 地基
        foundation();
        // 柱子
        pillars();
        // 墙
        wall();
        // 窗户 默认玻璃
        window();
        System.out.println("房子搭建成功");
    }

    /**
     * 写成私有的防止被子类重写
     */
    private void foundation() {
        System.out.println("地基已经打好");
    }

    public abstract void pillars();

    public abstract void wall();

    public void window() {
        System.out.println("玻璃窗户");
    }
    
}

2.2 具体子类(Concrete Class)

木头房子

java 复制代码
/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:55
 * @Description
 */
public class WoodenHouse extends HouseTemplate{
    @Override
    public void pillars() {
        System.out.println("木头柱子弄好了");
    }

    @Override
    public void wall() {
        System.out.println("木头墙壁弄好了");
    }
    @Override
    public void window() {
        System.out.println("木头窗户弄好了");
    }
}

玻璃房子

java 复制代码
/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:59
 * @Description 玻璃房子
 */
public class GlassHouse extends HouseTemplate{
    @Override
    public void pillars() {
        System.out.println("玻璃柱子弄好了");
    }

    @Override
    public void wall() {
        System.out.println("玻璃墙壁弄好了");
    }
}

2.3 测试

搭建木头房子和玻璃房子

java 复制代码
/**
 * @author chenyunzhi
 * @date 2024/6/4 13:58
 * @Description
 */
public class TemplateMethodPatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("------------搭建木头房子-----------");
        WoodenHouse woodenHouse = new WoodenHouse();
        woodenHouse.buildHouse();

        System.out.println("------------搭建玻璃房子-----------");
        GlassHouse glassHouse = new GlassHouse();
        glassHouse.buildHouse();

    }
}

这样我们就能够基于模板去修改子类去搭建我们的房子了

三. 结论

3.1 优缺点

优点:

  • 提高代码复用性

    将相同部分的代码放在抽象的父类中,而将不同的代码放入不同的子类中。

  • 实现了反向控制

    通过一个父类调用其子类的操作,通过对子类的具体实现扩展不同的行为,实现了反向控制 ,并符合"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,设计也更加抽象。
  • 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。

3.2 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。
  • 需要通过子类来决定父类算法中某个步骤是否执行,实现子类对父类的反向控制。

3.3 要点

  1. 模板方法应该由某些步骤组成,这些步骤的顺序是固定的,并且某些方法需要不同的实现。模板方法应该是final。
  2. 如果您希望某些方法不被覆盖,您可以将它们设为 Final或者private

作者:神的孩子都在歌唱

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