设计模式-模板方法模式

概述：

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定义一个操作中的算法的骨架，而将步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构，即可重定义算法的某些特定步骤。

模板方法非常常见，对创建框架来说，由框架控制如何做事情，而由你（使用这个框架的人）指定框架算法中每个步骤的细节。（可以想想单元测试的框架JUnit的实现。）

模式中的角色：

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1. 抽象类（AbstractClass）：实现了模板方法，定义了算法的骨架。
2. 具体类（ConcreteClass)：实现抽象类中的抽象方法，已完成完整的算法。

模板方法模式代码实现(Java)：

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举个例子，以准备去学校所要做的工作（prepareGotoSchool）为例，假设需要分三步：穿衣服（dressUp），吃早饭（eatBreakfast），带上东西（takeThings）。学生和老师要做得具体事情肯定有所区别。

package com.template.pattern;

/**
 * 抽象类AbstractClass
 */
public abstract class AbstractPerson {
    // 抽象类定义整个流程骨架
    public void prepareGotoSchool() {
        dressUp();
        eatBreakfast();
        takeThings();
    }

    // 以下是不同子类根据自身特性完成的具体步骤
    protected abstract void dressUp();

    protected abstract void eatBreakfast();

    protected abstract void takeThings();
}

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package com.template.pattern.vo;

import com.template.pattern.AbstractPerson;

/**
 * 具体类ConcreteClass：学生
 */
public class StudentVo extends AbstractPerson {
    @Override
    protected void dressUp() {
        System.out.println("穿校服");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("吃妈妈做好的早饭");
    }

    @Override
    protected void takeThings() {
        System.out.println("背书包，带上家庭作业和红领巾");
    }
}

/**
 * 具体类ConcreteClass：老师，做的事情不一样，但是步骤（模版方法）一样
 */
public class TeacherVo extends AbstractPerson {
    @Override
    protected void dressUp() {
        System.out.println("穿工作服");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("做早饭，照顾孩子吃早饭");
    }

    @Override
    protected void takeThings() {
        System.out.println("带上昨晚准备的考卷");
    }
}

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/**
 * Main方法
 */
public class MainMethod {

    /**
     * 调用
     */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("学生：");
        StudentVo sVo = new StudentVo();
        sVo.prepareGotoSchool();
        // ---------------------------
        System.out.println("老师：");
        TeacherVo tVo = new TeacherVo();
        tVo.prepareGotoSchool();

        // 或者
        // AbstractPerson aSVo = new StudentVo();
        // aSVo.prepareGotoSchool();
        // AbstractPerson aTVo = new TeacherVo();
        // aTVo.prepareGotoSchool();
    }
}

对模板方法进行挂钩：

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钩子（hook）是一种被声明在抽象类中的方法，但只有空的或者默认的实现。

钩子的存在，可以让子类有能力对算法的不同点进行挂钩。要不要挂钩，由子类自行决定。

某些步骤是可选的，所以可以将这些步骤实现成钩子，而不是实现成抽象方法，这样就可以让抽象类的子类的负荷减轻。

比如，也可以利用钩子做条件控制，影响抽象类中的算法流程：钩子方法在抽象类中有默认实现返回true，放在抽象类的if条件语句中，子类可以覆盖也可以不覆盖这个钩子方法。

具体实现可以参考下面的url，就是写了个方法,返回true，false，表示是否执行某个方法，进行判断

JUnit中的模板方法模式体现：

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以JUnit3为例，JUnit3中，所有的测试类都要继承于TestCase，这个基类中规定了方法调用的顺序，所以每次测试时都是先执行setUp()，再执行测试方法，最后执行tearDown()。

可以查看JUnit3的源代码：

/**
 * Runs the bare test sequence.
 * @exception Throwable if any exception is thrown
 */
public void runBare() throws Throwable{
    setUp();
    try{
        runTest();
    } finally {
        tearDown();
    }
}

模式总结

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1. 优点
   
   • 模板方法模式通过把不变的行为搬移到超类，去除了子类中的重复代码。
   • 子类实现算法的某些细节，有助于算法的扩展。
   • 通过一个父类调用子类实现的操作，通过子类扩展增加新的行为，符合“开放-封闭原则”。
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   • 容易扩展。一般来说，抽象类中的模版方法是不易反生改变的部分，而抽象方法是容易反生变化的部分，因此通过增加实现类一般可以很容易实现功能的扩展，符合开闭原则。
   • 便于维护。对于模版方法模式来说，正是由于他们的主要逻辑相同，才使用了模版方法，假如不使用模版方法，任由这些相同的代码散乱的分布在不同的类中，维护起来是非常不方便的。
   • 比较灵活。因为有钩子方法，因此，子类的实现也可以影响父类中主逻辑的运行。但是，在灵活的同时，由于子类影响到了父类，违反了里氏替换原则，也会给程序带来风险。这就对抽象类的设计有了更高的要求。
2. 缺点
   
   • 每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数的增加，设计更加抽象。
3. 适用场景
   
   • 在某些类的算法中，用了相同的方法，造成代码的重复。
   • 控制子类扩展，子类必须遵守算法规则。

代码下载

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模板模式TemplatePattern - 8KB

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参考：
- http://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2013/04/14/3020577.html
- http://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2013/05/04/3059706.html
- http://rjx2008.iteye.com/blog/340362
- http://blog.youkuaiyun.com/zhengzhb/article/details/7405608

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