Java设计模式实战：策略模式、工厂模式、模板模式组合使用

在软件开发中，设计模式是解决特定问题的成熟模板。它们可以帮助我们写出更灵活、更可维护的代码。本文将通过一个充电场景为例，展示如何将策略模式（Strategy Pattern）、工厂模式（Factory Pattern）和模板方法模式（Template Method Pattern）结合起来，以实现一个灵活且可扩展的充电系统。

策略模式

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public interface ChargingStrategy {
    void charge();

    String getSign();
}

这个接口定义了所有充电策略必须实现的charge方法和getSign方法，后者用于返回策略的唯一标识。

模板模式

模板方法模式是一种行为设计模式，它在方法中定义了一个算法的框架，将一些步骤延迟到子类中实现。这让我们可以在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。在示例中，ChargingTemplate类就是一个模板方法的实现。

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public abstract class ChargingTemplate implements ChargingStrategy {

    /**
     * 模板方法，定义充电的步骤
     */
    @Override
    public final void charge() {
        securityCheck();
        initiateCharging();
        chargingSettlement();
    }

    /**
     * 安全检查
     */
    private void securityCheck() {
        System.out.println("Security check completed.");
    }

    /**
     * 启动充电
     */
    protected abstract void initiateCharging();

    /**
     * 充电结算
     */
    private void chargingSettlement() {
        System.out.println("Charging process finalized. Thank you!");
    }
}

这个抽象类定义了充电的步骤，包括安全检查、启动充电和充电结算。initiateCharging方法是一个抽象方法，需要在具体的充电策略中实现。

工厂模式

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂模式使一个类的实例化延迟到其子类。在我们的充电系统中，ChargingFactory类就是一个工厂模式的实现。

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@Component
public class ChargingFactory {
    private final Map<String, ChargingStrategy> strategies = new HashMap<>();

    @Autowired
    public ChargingFactory(List<ChargingStrategy> strategyList) {
        for (ChargingStrategy strategy : strategyList) {
            registerStrategy(strategy);
        }
    }

    private void registerStrategy(ChargingStrategy strategy) {
        strategies.put(strategy.getSign(), strategy);
    }

    public ChargingStrategy getChargingStrategy(String type) {
        ChargingStrategy strategy = strategies.get(type);
        if (strategy == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Unknown charging type: " + type);
        }
        return strategy;
    }
}

这个工厂类负责注册和获取充电策略实例。它通过一个map集合来管理所有可用的充电策略，并根据传入的类型标识来返回相应的策略实例。

策略类

常规充电

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@Component("RegularCharging")
public class RegularCharging extends ChargingTemplate {
    @Override
    protected void initiateCharging() {
        System.out.println("Start regular charging.");
    }

    @Override
    public String getSign() {
        return "REGULAR";
    }
}

快速充电

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@Component("FastCharging")
public class FastCharging extends ChargingTemplate {
    @Override
    protected void initiateCharging() {
        System.out.println("Start fast charging.");
    }

    @Override
    public String getSign() {
        return "FAST";
    }
}

超级快充

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@Component("SuperFastCharging")
public class SuperFastCharging extends ChargingTemplate {
    @Override
    protected void initiateCharging() {
        System.out.println("Start super fast charging.");
    }

    @Override
    public String getSign() {
        return "SUPERFAST";
    }
}

每个策略类都实现了initiateCharging方法，并提供了一个唯一的标识符。这些类被注册到ChargingFactory中，以便可以根据需要获取和使用。

结论

通过将策略模式、工厂模式和模板方法模式结合起来，我们创建了一个灵活且可扩展的充电系统。这种设计当我们增加策略时只需要添加策略类即可，不需要额外操作。同时，它也保持了代码的清晰和可维护性。这种模式的组合是解决复杂问题的强大工具，值得在实际项目中广泛应用。