设计模式之模板方法模式（15）

1 模板方法

概念

• 模板方法模式（Template Method Pattern），在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。
• 模板方法模式 定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤。
• 模板方法模式是一种基于继承的代码复用技术，是一种类行为型模式。
• 模板方法是一个具体的方法，定义在抽象类中，它给出了一个顶层逻辑框架，而逻辑的组成步骤在抽象类中可以是具体方法，也可以是抽象方法。
• 由于模板方法是具体方法，因此模板方法模式中的抽象层只能是抽象类，而不是接口。

模板方法模式包含两个角色

父类的make方法中定义了一个算法，其中，里面包含了select、addCondiments、soak和beat方法，其中，addCondiments是个抽象方法（是个钩子），由下面的具体方法来实现。

• 抽象类 - SoyaMilk：在抽象类中定义了一系列基本操作(PrimitiveOperations)，这些基本操作可以是具体的，也可以是抽象的，每一个基本操作对应算法的一个步骤，在其子类中可以重定义或实现这些步骤。同时，在抽象类中实现了一个模板方法(Template Method)，用于定义一个算法的框架，模板方法不仅可以调用在抽象类中实现的基本方法，也可以调用在抽象类的子类中实现的基本方法，还可以调用其他对象中的方法。
• 具体子类 - RedBeanSoyaMilk、PureSoyaMilk、PeanutSoyaMilk：它是抽象类的子类，用于实现在父类中声明的抽象基本操作以完成子类特定算法的步骤，也可以覆盖在父类中已经实现的具体基本操作。

适用场景

• 对一些复杂的算法进行分割，将其算法中固定不变的部分设计为模板方法和父类具体方法，而一些可以改变的细节由其子类来实现。即：一次性实现一个算法的不变部分，并将可变的行为留给子类来实现。
• 各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。
• 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。

优点

• 在父类中形式化地定义一个算法，而由它的子类来实现细节的处理，在子类实现详细的处理算法时并不会改变算法中步骤的执行次序。
• 模板方法模式是一种代码复用技术，它提取了类库中的公共行为，将公共行为放在父类中，而通过其子类来实现不同的行为，使用继承来实现代码复用。
• 可实现一种反向控制结构，通过子类覆盖父类的钩子方法来决定某一特定步骤是否需要执行。
• 在模板方法模式中可以通过子类来覆盖父类的基本方法，不同的子类可以提供基本方法的不同实现，更换和增加新的子类很方便，符合单一职责原则和开闭原则。

缺点

• 需要为每一个基本方法的不同实现提供一个子类，如果父类中可变的基本方法太多，将会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，此时，可结合桥接模式来进行设计。

2 案例

抽象类

定义了一个算法，提供了一系列抽象方法/具体方法和钩子方法。

//抽象类，表示豆浆
public abstract class SoyaMilk {
	//模板方法, make , 模板方法可以做成final , 不让子类去覆盖.
	final void make() {	
		select(); 
		if(customerWantCondiments()) {
			addCondiments();
		}
		soak();
		beat();	
	}
		
	//选材料
	void select() {
		System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆  ");
	}
	
	//添加不同的配料， 抽象方法, 子类具体实现
	abstract void addCondiments();
	
	//浸泡
	void soak() {
		System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要3小时 ");
	}
	 
	void beat() {
		System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎  ");
	}
	
	//钩子方法，决定是否需要添加配料
	boolean customerWantCondiments() {
		return true;
	}
}

具体子类

实现细节的处理，即是实现钩子方法。

具体子类1：RedBeanSoyaMilk

public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
	@Override
	void addCondiments() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(" 加入上好的红豆 ");
	}
}

具体子类2：PureSoyaMilk

public class PureSoyaMilk extends SoyaMilk{
	@Override
	void addCondiments() {
		// TODO Auto-generated method stub
		//空实现
	}
	
	@Override
	boolean customerWantCondiments() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return false;
	}
}

具体子类3：PeanutSoyaMilk

public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {
	@Override
	void addCondiments() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(" 加入上好的花生 ");
	}
}

调用

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//制作红豆豆浆
		
		System.out.println("----制作红豆豆浆----");
		SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();
		redBeanSoyaMilk.make();
		
		System.out.println("----制作花生豆浆----");
		SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk();
		peanutSoyaMilk.make();
		
		System.out.println("----制作纯豆浆----");
		SoyaMilk pureSoyaMilk = new PureSoyaMilk();
		pureSoyaMilk.make();
	}

}