23种设计模式【Java】解析 - 模板方法

本文详细介绍了模板方法设计模式的概念,其目的是定义算法框架并将部分步骤留给子类实现,允许子类重新定义算法的某些步骤而不改变整体结构。通过具体的Java代码示例,展示了如何在冲咖啡和冲茶的相似流程中应用此模式,实现代码复用和良好封装。

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模板方法

目的

定义算法框架,并将一些步骤的实现延迟到子类。
通过模板方法,子类可以重新定义算法的某些步骤,而不用改变算法的结构。

类图

角色
  • AbstractClass:抽象类
  • ConcreteClass: 具体实现类

实现

冲咖啡和冲茶都有类似的流程,但是某些步骤会有点不一样,要求复用那些相同步骤的代码。

public abstract class CaffeineBeverage {

    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    abstract void brew();

    abstract void addCondiments();

    void boilWater() {
        System.out.println("boilWater");
    }

    void pourInCup() {
        System.out.println("pourInCup");
    }
}
具体实现类
public class Coffee extends CaffeineBeverage {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Coffee.brew");
    }

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("Coffee.addCondiments");
    }
}
public class Tea extends CaffeineBeverage {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Tea.brew");
    }

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("Tea.addCondiments");
    }
}
调用类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CaffeineBeverage caffeineBeverage = new Coffee();
        caffeineBeverage.prepareRecipe();
        caffeineBeverage = new Tea();
        caffeineBeverage.prepareRecipe();
    }
}

优缺点

优点
  1. 良好的封装性:把公有的不变的方法封装在父类,子类负责实现具体逻辑。
  2. 良好的扩展性:增加功能由子类实现基本方法扩展,符合单一职责原则和开闭原则。
  3. 复用代码。
缺点
  1. 由于是通过继承实现代码复用来改变算法,灵活度会降低。
  2. 子类的执行影响父类的结果,增加代码阅读难度。

使用场景

遇到由一系列步骤构成的过程需要执行,这个过程从高层次上看是相同的,但有些步骤实现可能不同。

JDK 中的使用
  • java.util.Collections#sort()
  • java.io.InputStream#skip()
  • java.io.InputStream#read()
  • java.util.AbstractList#indexOf()
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