Template Method

本文深入探讨了模板方法模式的概念、原理及其在Java编程中的应用,通过具体示例展示了如何使用模板方法模式来设计算法框架,使得子类可以根据需要重定义算法中的特定步骤。同时,提供了两个具体的类实现(ConcreteClassA和ConcreteClassB),演示了如何在不改变算法结构的前提下灵活调整算法行为。

模板方法模式:在一个方法中定义一个算法的骨架,而将一些实现步骤延迟到子类中。

模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义算法中的某些步骤。

AbstractClass.java

package com.flyingh.abs;

public abstract class AbstractClass {
	public final void templateMethod() {
		step1();
		step2();
		step3();
		step4();
		hoop();
	}

	private void step1() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("step1");
	}

	public abstract void step2();

	public abstract void step3();

	private void step4() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("step4");
	}

	public void hoop() {
		// TODO Auto-generated method stub

	}
}

 ConcreteClassA.java

package com.flyingh.con;

import com.flyingh.abs.AbstractClass;

public class ConcreteClassA extends AbstractClass {

	@Override
	public void step2() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("a.step2()");
	}

	@Override
	public void step3() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("a.step3()");
	}

}

 ConcreteClassB.java

package com.flyingh.con;

import com.flyingh.abs.AbstractClass;

public class ConcreteClassB extends AbstractClass {

	@Override
	public void step2() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("b.step2()");
	}

	@Override
	public void step3() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("b.step3()");
	}

	@Override
	public void hoop() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("b.hoop()");
	}

}

 Client.java

package com.flyingh.client;

import com.flyingh.abs.AbstractClass;
import com.flyingh.con.ConcreteClassA;
import com.flyingh.con.ConcreteClassB;

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		AbstractClass abs = new ConcreteClassA();
		abs.templateMethod();
		System.out.println("*******************");
		AbstractClass abs2 = new ConcreteClassB();
		abs2.templateMethod();
	}
}

 程序运行结果如下:

step1
a.step2()
a.step3()
step4
*******************
step1
b.step2()
b.step3()
step4
b.hoop()
 
模板方法设计模式(Template Method Design Pattern)是一种行为型设计模式,用于定义算法的骨架,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,并将可变部分延迟到子类中实现,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**:定义了一个模板方法 `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的 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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