模板方法模式(Template Method Pattern

本文介绍模板方法模式的应用,通过支付系统的实例,展示了如何利用抽象类定义算法骨架,并允许子类重新定义某些步骤而不改变整体结构。

模板方法模式,是编程中使用最多的模式之一,因为使用相对比较简单,而且代码层次结构清晰,可以提高编程效率,减少冗余代码。

英文释义:

      Define the skeletonof an algorithm in an operation,deferring some steps to subclasses.Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm' structure.(参考设计模式一书)

通俗地讲就是父类定义一个基本框架,包括两部分内容:一部分是由继承它的各个子类去做不同实现的抽象方法,另一部分是是父类中统一实现的模板方法,且模板方法中会调用抽象方法。

例如,公司有个支付项目,项目宗旨是集成各个主流支付渠道为一体,为用户购买公司的商品或充值公司虚拟币提供支付服务。

这个项目的特性是各个主流支付渠道之间有共性,都需要支付前支付环境的检测获取支付信息,即支付的初始化工作。不同的是调用各个支付渠道的方式和返回值处理。很适合使用模板模式。

定义一个支付父类。

public abstract class PaymentAbstract{

protected abstract void paymentExcute(){//抽象方法

}

public void paymentPrepare() {//公共方法

......

}

public void payment(   //模板方法

PaymentPrepare();

paymentExcute();

);

 

}

具体支付渠道实现类。

public class Payment1 extends PaymentAbstract{

protected abstract void payment(){//抽象方法

......//调用该支付渠道接口进行支付。

}

}

支付主Acitivty作为全局掌控者实现支付场景,由用户点击UI触发支付操作,完成支付过程。

细心的读者可以发现,这里不同的支付实现类有了,但是在支付Acitivity中,需要在不同的支付渠道被调用的时候创建不同的支付实例,即需要知道子类的创建过程,要解决这个问题,就用到了策略模式,请看下一章节。

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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