Java设计模式二十七策略模式 + 模板方法模式

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策略模式 + 模板方法模式

策略模式和模板方法模式的组合是一种常见的设计模式组合，它将行为逻辑的动态可替换性（策略模式）与算法框架的固定性（模板方法模式）结合起来。模板方法模式定义了一个算法的固定框架，而策略模式允许在框架中的某些步骤上动态替换不同的实现逻辑。

1. 场景说明

这种组合适用于以下场景：

算法框架固定，部分逻辑需要灵活替换： 模板方法定义算法的固定步骤，策略模式动态替换某些步骤的实现。
需要支持多种算法或处理方式： 策略模式可以动态选择不同的算法，模板方法负责控制流程。
避免重复代码： 模板方法封装通用逻辑，策略模式提供不同的实现，从而减少代码重复。

2. 示例场景：文件数据处理系统

我们设计一个文件数据处理系统，具有以下特点：

不同文件类型的数据（如 CSV、JSON）需要进行加载、处理和保存。
数据的处理逻辑可能因文件类型而异，但加载和保存的逻辑是通用的。

通过模板方法模式定义数据处理的固定流程，并通过策略模式动态替换数据处理的逻辑。

(1) 策略接口

定义一个策略接口，用于定义数据处理逻辑。

// 数据处理策略接口
public interface DataProcessingStrategy {
    void processData(); // 定义数据处理逻辑
}

(2) 具体策略实现

每种文件类型都有不同的数据处理逻辑。

// 具体策略：处理CSV文件数据
public class CsvProcessingStrategy implements DataProcessingStrategy {
    @Override
    public void processData() {
        System.out.println("处理CSV文件的数据...");
    }
}

// 具体策略：处理JSON文件数据
public class JsonProcessingStrategy implements DataProcessingStrategy {
    @Override
    public void processData() {
        System.out.println("处理JSON文件的数据...");
    }
}

(3) 模板方法

使用抽象类定义数据处理的固定流程，包含加载数据、处理数据和保存数据三个步骤，其中处理数据的逻辑由策略模式决定。

// 数据处理模板类
public abstract class DataProcessor {
    private DataProcessingStrategy strategy; // 策略模式

    public DataProcessor(DataProcessingStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    // 模板方法：定义数据处理的固定流程
    public final void process() {
        loadData();
        strategy.processData(); // 使用策略模式进行数据处理
        saveData();
    }

    // 加载数据
    protected void loadData() {
        System.out.println("加载数据...");
    }

    // 保存数据
    protected void saveData() {
        System.out.println("保存数据...");
    }
}

(4) 具体模板类

针对不同的数据来源（如文件或数据库），可以定义不同的模板实现。

// 从文件加载数据
public class FileDataProcessor extends DataProcessor {
    public FileDataProcessor(DataProcessingStrategy strategy) {
        super(strategy);
    }

    @Override
    protected void loadData() {
        System.out.println("从文件加载数据...");
    }

    @Override
    protected void saveData() {
        System.out.println("将数据保存到文件...");
    }
}

(5) 客户端代码

客户端可以根据需要选择不同的策略和模板。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用CSV处理策略
        DataProcessingStrategy csvStrategy = new CsvProcessingStrategy();
        DataProcessor fileProcessorCsv = new FileDataProcessor(csvStrategy);
        fileProcessorCsv.process();

        System.out.println("\n");

        // 使用JSON处理策略
        DataProcessingStrategy jsonStrategy = new JsonProcessingStrategy();
        DataProcessor fileProcessorJson = new FileDataProcessor(jsonStrategy);
        fileProcessorJson.process();
    }
}

运行结果：

从文件加载数据...
处理CSV文件的数据...
将数据保存到文件...

从文件加载数据...
处理JSON文件的数据...
将数据保存到文件...

3. 优点

组合带来的优势

分离通用流程和具体实现：
- 模板方法封装通用的流程逻辑，减少了重复代码。
- 策略模式动态替换部分实现，增强了灵活性。
符合开闭原则：
- 添加新策略只需实现DataProcessingStrategy接口，而不需要修改模板逻辑。
- 添加新模板类只需继承DataProcessor，而不需要修改现有代码。
灵活扩展：
- 可以轻松扩展新的数据处理逻辑（新策略）。
- 可以支持新的数据来源（新模板）。