行为型模式-TemplateMethod ( 模板方法 )

本文深入解析了Java设计模式中的模板方法模式,通过实例代码展示了如何使用此模式实现算法的骨架,同时将可变行为留给子类实现,以减少代码重复和控制子类扩展。

摘自《Java设计模式(疯狂JAVA联盟版)》


模板方法
 概述
    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。
    
    TemplateMethod使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
 适用性
    1.一次性实现一个算法的不变的部分,并将可变的行为留给子类来实现。

    2.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。
      首先识别现有代码中的不同之处,并且将不同之处分离为新的操作。
      最后,用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。

    3.控制子类扩展。
			
 参与者
    1.AbstractClass
      定义抽象的原语操作(primitiveoperation),具体的子类将重定义它们以实现一个算法的各步骤。
      实现一个模板方法,定义一个算法的骨架。
      该模板方法不仅调用原语操作,也调用定义在AbstractClass或其他对象中的操作。

    2.ConcreteClass
      实现原语操作以完成算法中与特定子类相关的步骤。
 类图
 例子
AbstractClass
public abstract class Template {

    public abstract void print();
    
    public void update() {
        System.out.println("开始打印");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            print();
        }
    }
}
ConcreteClass
public class TemplateConcrete extends Template {

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("这是子类的实现");
    }
}
Test
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Template temp = new TemplateConcrete();
        temp.update();
    }
}
result
开始打印
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现
这是子类的实现

模板方法设计模式Template Method Design Pattern)是一种行为型设计模式,用于定义算法骨架,同时允许子类在不改变算法结构的情况下重新定义某些步骤。该模式通过将不变的部分封装在抽象基类中,并将可变部分延迟子类中实现,从而实现了代码复用和扩展性。 ### UML 类图 以下是 `Template Method` 模式的典型 UML 类图结构: ``` +---------------------+ | AbstractClass | +---------------------+ | + templateMethod(): void | | # primitiveOperation1(): void | | # primitiveOperation2(): void | +---------------------+ ▲ | +---------------------+ | ConcreteClass | +---------------------+ | # primitiveOperation1(): void | | # primitiveOperation2(): void | +---------------------+ ``` - **AbstractClass**:定义一个模板方法 `templateMethod()`,其中包含算法的整体流程,并调用若干原语操作(primitive operations)。这些原语操作通常被声明为受保护的抽象方法,由子类具体实现。 - **ConcreteClass**:继承自 `AbstractClass`,并实现了具体的原语操作。 ### 示例代码 以下是一个使用模板方法模式Java 实现示例,展示了如何定义一个算法框架并在子类中实现具体步骤: ```java // 抽象类,定义模板方法和原语操作 abstract class Game { abstract void initialize(); abstract void startPlay(); abstract void endPlay(); // 模板方法定义游戏流程 public final void play() { initialize(); // 初始化游戏 startPlay(); // 开始游戏 endPlay(); // 结束游戏 } } // 具体类 - 足球游戏 class FootballGame extends Game { @Override void initialize() { System.out.println("Football Game Initialized! Start playing."); } @Override void startPlay() { System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!"); } @Override void endPlay() { System.out.println("Football Game Finished!"); } } // 测试类 public class TemplateMethodPatternDemo { public static void main(String[] args) { Game game = new FootballGame(); game.play(); // 调用模板方法 } } ``` 运行结果: ``` Football Game Initialized! Start playing. Football Game Started. Enjoy the game! Football Game Finished! ``` 上述代码展示了模板方法模式的核心思想:父类控制整体流程,子类实现具体细节[^2]。
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