java设计模式————模板模式,手撸一个JDBCTemplate

本文深入探讨了模板模式的设计理念,通过坐飞机的流程和JDBC模板的例子,展示了如何在不改变算法结构的情况下,允许子类重新定义算法的某些步骤,提高了代码的复用性和扩展性。

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模板模式(Template Method Pattern)

定义一个算法的骨架,并允许子类为一个或者多个步骤提供实现。

模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义算法的某些步骤。

属于行为型设计模式。

适用场景:

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.各个子类中公共的行为被提取出来并且集中到一个公共的父类中,从而避免代码重复。

 

现实场景(坐飞机):

买票------进站安检-----找到飞机/临时有事,离开------飞行完成/原地返回

流程代码:

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption 坐飞机的流程
 * @Date : Created in 9:41 2020-3-13
 */
public abstract class TakeAPlane {

    //坐飞机的流程是固定的
    protected final void fly(){

        //买票
        this.buyTick();

        //安检
        this.SecurityCheck();

        //实现流程的微调,如果流程不用微调,可以不用
        if(isAnyThing()){
            //返回
            this.goBack();
        }else{
            //上飞机
            this.selectPlane();
            //飞行完成
            this.CompletionOfFlight();
        }

    }

    protected final void buyTick(){
        System.out.println("买票");
    }

    protected final void SecurityCheck(){
        System.out.println("安检");
    }

    //钩子方法
    protected boolean isAnyThing(){return false;}

    protected final void goBack(){
        System.out.println("临时有事,原路回家");
    }

    protected abstract void selectPlane();

    protected final void CompletionOfFlight(){
        System.out.println("一路平安,飞行完成");
    }
}

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption
 * @Date : Created in 10:07 2020-3-13
 */
public class TakeAPlaneToHaiHang extends TakeAPlane{

    private boolean anyThing = false;

    public TakeAPlaneToHaiHang(boolean anyThing){
        this.anyThing = anyThing;
    }

    //留给子类的方法
    @Override
    protected void selectPlane() {
        System.out.println("上了海航的飞机,海南航空空姐长得漂亮");
    }

    //重写钩子方法
    @Override
    protected boolean isAnyThing() {
        return this.anyThing;
    }
}

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption
 * @Date : Created in 10:07 2020-3-13
 */
public class TakeAPlaneToShanHang extends TakeAPlane{

    private boolean anyThing = false;

    public TakeAPlaneToShanHang(boolean anyThing){
        this.anyThing = anyThing;
    }

    //留给子类的方法
    @Override
    protected void selectPlane() {
        System.out.println("上了山航的飞机,山东航空空姐身材好");
    }

    //重写钩子方法
    @Override
    protected boolean isAnyThing() {
        return this.anyThing;
    }
}

测试代码:

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption
 * @Date : Created in 10:13 2020-3-13
 */
public class TakeAPlaneTest {
    public static void main(String[] args) {
        //坐海航
        TakeAPlane haiHang = new TakeAPlaneToHaiHang(false);
        haiHang.fly();

        System.out.println("-------------------------------------------------------");
        //坐山航,但临时有事情,老婆带着小姨子跑了
        TakeAPlane shanHang = new TakeAPlaneToShanHang(true);
        shanHang.fly();
    }
}

这个例子把一些公用的逻辑设定好了,子类只需要按事先预定好的流程走就可以了。 

 

JDBC模板:

我们经常用一些数据层的框架,只需要传个sql和参数就会返回list,那现在我们来看看这个流程具体是怎么操作的。

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption
 * @Date : Created in 10:57 2020-3-13
 */
@Data
public class User {

    private String usename;

    private String password;

    private int age;

    private String addr;
}


/**
 * @Author Darker
 * @Descrption 每行返回映射的处理方式接口
 * @Date : Created in 10:31 2020-3-13
 */
public interface RowMapper<T> {

    T mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws Exception;
}

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption  jdbc模板
 * @Date : Created in 10:33 2020-3-13
 */
public abstract class JdbcTemplate {

    private DataSource dataSource;

    public JdbcTemplate(DataSource dataSource){
        this.dataSource = dataSource;
    }

    public List<?> executeQuery(String sql,RowMapper<?> rowMapper,Object[] values){

        try {
            //1.获取连接
            Connection connection = this.getConnection();
            //2.创建语句集
            PreparedStatement preparedStatement =  this.createPrePareStatement(connection,sql);
            //3.执行语句集
            ResultSet resultSet = this.executeQuery(sql,preparedStatement,values);
            //4.处理结果集
            List<?> result = this.paresResultSet(resultSet,rowMapper);
            //5.关闭结果集
            this.closeResultSet(resultSet);
            //6.关闭语句集
            this.closeStatement(preparedStatement);
            //7.关闭连接
            this.closeConnection(connection);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

    protected void closeConnection(Connection connection) throws Exception {
        connection.close();
    }

    protected  void closeStatement(PreparedStatement preparedStatement) throws Exception {
        preparedStatement.close();
    }

    protected  void closeResultSet(ResultSet resultSet) throws Exception {
        resultSet.close();
    }

    protected List<?> paresResultSet(ResultSet resultSet, RowMapper<?> rowMapper) throws Exception {
        List<Object> result = new ArrayList<>();
        int rowNum = 1;
        while(resultSet.next()){
            result.add(rowMapper.mapRow(resultSet,rowNum++));
        }
        return result;
    }

    protected  ResultSet executeQuery(String sql,PreparedStatement preparedStatement, Object[] values) throws Exception {
        for(int i=0,len =values.length;i<len;i++){
            preparedStatement.setObject(i,values);
        }
        return preparedStatement.executeQuery();
    }

    protected  PreparedStatement createPrePareStatement(Connection connection, String sql) throws SQLException {
        return connection.prepareStatement(sql);
    }

    public Connection getConnection() throws SQLException {
            return this.dataSource.getConnection();
    }
}

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption
 * @Date : Created in 10:58 2020-3-13
 */
public class UserDao extends JdbcTemplate {

    public UserDao(DataSource dataSource){
        super(dataSource);
    }

    public List<?> selectAll(){
        String sql = "select * from t_user";
        return super.executeQuery(sql, new RowMapper<Object>() {
            @Override
            public Object mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws Exception {
                User user = new User();
                //字段过多,可以用原型模式优化
                user.setUsename(rs.getString("username"));
                user.setPassword(rs.getString("password"));
                user.setAge(rs.getInt("age"));
                user.setAddr(rs.getString("addr"));
                return user;
            }
        },null);
    }

}

/**
 * @Author Darker
 * @Descrption
 * @Date : Created in 11:11 2020-3-13
 */
public class UserDaoTest {
    public static void main(String[] args) {
        //有兴趣的小伙伴可以自己去测试一下,这里我就懒得去拿数据源了
        UserDao userDao = new UserDao(null);
        List<?> result = userDao.selectAll();
        System.out.println(result);

    }
}

 

源码中的应用 :

jdk源码中哪里使用了模板模式呢?

答案就是我们最长用的AbstractList了,我们找到它的get方法看看。

先看看子类对它抽象get方法的实现,看看是否有什么区别,第一个是ArrayList

 

它是先检查一下索引,然后提取元素,再看看ArrayQueue

 

 

显然,它要根据容量来取模,再来运算取值 ,但是他们有很多公共方法,这是很典型的模板模式。

再来看看我们每天都在用的HttpServlet。

它把大部分处理请求的逻辑都写好了,留了两个方法给子类实现,我们来看看它为什么能识别get,post方法。 

 

 跳到了它已经写好的公共逻辑里面了,对吧,这也是典型的模板模式。

继续,看看我们经常用的mybatis框架

 

它留了一些操作方法给我们,比如更新,查询等,它的子类实现也是不一样的,有兴趣的小伙伴也可以自己去看看。

 

 

总结:

优点: 

1.提高了代码的复用性

2.提高了代码的扩展性

3.符合开闭原则

缺点:

1.类的数目增加

2.见解的增加了系统实现的复杂度

3.继承关系自身缺点,如果父类添加了新的抽象方法,所有子类都要改变

<think>好的,用户想了解模板方法设计模式的原理与实现。首先,我需要回忆模板方法模式的基本概念。根据引用[3],模板方法模式定义了一个操作中的算法框架,将一些步骤推迟到子类中实现。这样可以在不改变算法结构的情况下,让子类重新定义某些步骤。 接下来,用户可能想知道原理部分。根据引用[4],模板方法模式通过抽象类中的模板方法规定算法结构和执行顺序,具体步骤由子类实现。这意味着父类控制流程,子类负责具体实现。需要解释这种分层的设计如何提高代码复用,并允许子类扩展特定步骤。 然后是结构部分。通常模板方法模式包含抽象类和具体子类。抽象类中的模板方法是final的,避免子类修改算法结构,而抽象方法由子类实现。比如引用[5]中的prepare_recipe()方法作为模板方法,定义了制作饮料的步骤,具体步骤如brew()和addCondiments()由子类实现。 实现方式方面,需要给出代码示例。比如制作咖啡和茶的例子,抽象类定义模板方法,子类实现具体步骤。根据引用[2],咖啡和茶的冲泡过程有相似的步骤,可以抽象到父类,不同步骤由子类覆盖。 应用场景部分,引用[3]提到当多个类有相同的方法但某些步骤不同时适用。例如数据处理流程、文档生成等。需要举几个例子说明适用情况。 可能还需要对比其他模式,比如策略模式。根据引用[1],策略模式使用组合来改变整个算法,而模板方法使用继承来改变部分步骤。这点需要区分清楚,避免用户混淆。 最后,总结优缺点。优点包括代码复用、扩展性,缺点则是子类必须遵循框架,可能不够灵活,如引用[1]提到可能限制子类灵活性。需要客观说明适用场景和潜在限制。 检查是否覆盖了用户需求:定义、原理、结构、实现、应用场景、优缺点。确保引用正确,每个引用对应的内容是否准确。比如引用[5]中的prepare_recipe作为模板方法的例子,引用[4]中的算法框架定义。确保回答结构清晰,分点明确,代码示例正确使用$$格式,行内公式用$符号。</think>### 模板方法设计模式的原理与实现 #### 一、定义与核心思想 模板方法模式(Template Method Pattern)是一种**行为型设计模式**,其核心思想是**定义一个算法的框架,允许子类在不改变算法结构的前提下重写某些步骤**。该模式通过抽象类实现,包含两类方法: 1. **模板方法**:定义算法骨架的固定流程,通常为`final`方法以防止子类修改[^3][^4]。 2. **抽象方法**:由子类实现的步骤,用于扩展或定制算法细节[^5]。 例如,制作咖啡和茶的流程可抽象为“烧水→冲泡→添加调料”的固定框架,而具体的冲泡和调料添加由子类实现[^2]。 --- #### 二、核心原理 1. **算法骨架固定化** 抽象类中通过模板方法规定执行顺序(如`prepare_recipe()`),子类仅需实现差异化的步骤(如`brew()`和`addCondiments()`)。 $$ \text{模板方法} = \text{固定步骤} + \text{抽象方法} $$ 2. **好莱坞原则(Hollywood Principle)** “不要调用我们,我们会调用你”——父类控制流程,子类被动响应具体步骤的调用。 --- #### 三、代码实现示例 以饮料制作为例,抽象类定义模板方法,子类实现具体步骤: ```java // 抽象类定义模板方法 abstract class CaffeineBeverage { // 模板方法(final防止子类修改结构) public final void prepareRecipe() { boilWater(); brew(); pourInCup(); addCondiments(); } // 公共步骤直接实现 void boilWater() { System.out.println("烧水"); } void pourInCup() { System.out.println("倒入杯子"); } // 子类必须实现的抽象方法 abstract void brew(); abstract void addCondiments(); } // 具体子类:咖啡 class Coffee extends CaffeineBeverage { void brew() { System.out.println("冲泡咖啡粉"); } void addCondiments() { System.out.println("加糖和牛奶"); } } // 具体子类:茶 class Tea extends CaffeineBeverage { void brew() { System.out.println("浸泡茶叶"); } void addCondiments() { System.out.println("加柠檬"); } } ``` --- #### 四、应用场景 1. **流程标准化**:多个类有相同流程但部分步骤不同(如数据处理、文档生成)[^3]。 2. **框架设计**:框架定义主流程,用户通过子类扩展细节(如Spring的`JdbcTemplate`)。 3. **避免代码重复**:将公共代码提升到父类,差异化代码下放至子类[^2]。 --- #### 五、优缺点分析 | **优点** | **缺点** | |----------------------------------|---------------------------------------| | 提高代码复用性(公共逻辑集中管理)[^2] | 可能因过度抽象增加系统复杂度 | | 子类只需关注差异部分 | 父类修改模板方法会影响所有子类[^1] | | 符合开闭原则(扩展开放,修改关闭) | 对简单流程可能造成设计过度[^3] | --- #### 六、与其他模式对比 - **策略模式(Strategy Pattern)** 策略模式通过组合替换整个算法,而模板方法模式通过继承修改部分步骤[^4]。 - **工厂方法模式(Factory Method)** 工厂方法是模板方法的一种特殊形式,专注于对象创建步骤的分工。 ---
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