一分钟学会《模板方法模式》

痛定思痛。 2021-09-17 11:52 299阅读 0赞

# 前言 #

> 只有光头才能变强。

> **文本已收录至我的GitHub仓库，欢迎Star：**[https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y][https_github.com_ZhongFuCheng3y_3y]

在上一篇有读者说，一分钟就看完门面模式了，所以今天的标题就取《一分钟学会模板方法模式》

回顾前面所写过的设计模式：

*  [给女朋友讲解什么是代理模式][Link 1]
 *  [包装模式就是这么简单啦][Link 2]
 *  [单例模式你会几种写法？][Link 3]
 *  [工厂模式理解了没有？][Link 4]
 *  [策略模式原来就这么简单！][Link 5]
 *  [三分钟学会门面模式！][Link 6]

无论是面试还是个人的提升，设计模式是必学的。今天来讲解**模板方法**模式~

# 一、模板方法模式 #

## 1.1模板方法模式现实例子 ##

大家都知道，我每次写原创技术文章，开头总会有“只有光头才能变强”。我当然不可能每次写文章的时候都去复制这句话(因为这样太麻烦了)。

我有自己的写作模板，给大家看一下：

![我的写作模板][AejRGCL.png]

前言和最后都是固定下来的，至于第一点和第二点就得看是写什么文章，写不同的文章对应的内容也是不一样的。

每次我写文章的时候，只要在这个模板上添加我自己想写的东西就好了，就不用每次都复制一遍相同的内容，这样就大大减少我的工作量啦。

## 1.2回到代码世界 ##

代码来源于生活，同样地我可以将我写文章的过程用代码来描述，大家来看一下。

3y每篇文章都会有“前言”和“最后”的内容，3y把这两个模块写出来了。

// 3y的文章模板
    public class Java3yWriteArticle { 
        
        // 前言
        public void introduction() { 
            System.out.println("只有光头才能变强");
        }
    
        // 最后
        public void theLast() { 
            System.out.println("关注我的公众号：Java3y");
    
        }
    }

3y写文章的时候，3y可能就会这样使用：

// 3y写文章
        public static void main(String[] args) { 
    
            Java3yWriteArticle writeArticle = new Java3yWriteArticle();
    
            // 前言
            writeArticle.introduction();
    
            // 实际内容
            System.out.println("大家好，我是3y，今天来给大家分享我写的模板方法模式");
    
            // 最后
            writeArticle.theLast();
        }

这样是可以完成3y写文章的功能，**但是**这样做好吗？这时候3y女朋友也想写文章，她的文章同样也想有“前言”和“最后”两个模块，所以3y女朋友的文章模板是这样的：

// 3y女朋友的文章模板
    public  class Java3yGFWriteArticle { 
    
        // 前言
        public void introduction() { 
            System.out.println("balabalabalalabalablablalab");
        }
    
        // 最后
        public void theLast() { 
            System.out.println("balabalabalalabalablablalab");
    
        }
    }

那3y女朋友写文章的时候，可能也会这样使用：

// 3y女朋友写文章
        public static void main(String[] args) { 
            Java3yGFWriteArticle java3yGFWriteArticle = new Java3yGFWriteArticle();
    
            // 前言
            java3yGFWriteArticle.introduction();
    
            // 实际内容
            System.out.println("3y是傻子，不用管他");
    
            // 最后
            java3yGFWriteArticle.theLast();
    
        }

可以发现3y和3y女朋友要写文章的时是要重复调用`introduction();`和`theLast();`。并且，3y的文章模板和3y女朋友的文章模板中的“前言”和“最后”只是实现内容的不同，却定义了两次，明显就是**重复的代码**。面对重复的代码我们会做什么？很简单，**抽取**出来！

于是我们就可以抽取出一个**通用**的WriteArticle(为了方便调用，我们还将写文章的步骤**封装**成一个方法)：

// 通用模板
    public abstract class WriteArticle { 
    
        // 每个人的“前言”都不一样，所以抽象(abstract)
        protected abstract void introduction();
    
        // 每个人的“最后”都不一样，所以抽象(abstract)
        protected abstract void theLast();
    
    
        // 实际要写的内容，每个人的“实际内容”都不一样，所以抽象(abstract)
        protected abstract void actualContent();
        
        // 写一篇完整的文章(为了方便调用，我们将这几个步骤分装成一个方法)
        public final void writeAnCompleteArticle() { 
    
            // 前言
            introduction();
    
            // 实际内容
            actualContent();
    
            // 最后
            theLast();
        }
    }

所以，3y的模板就可以**继承**通用模板，在通用模板上实现自己想要的就好了：

// 3y的文章模板
    public  class Java3yWriteArticle extends WriteArticle { 
    
        // 前言
        @Override
        public void introduction() { 
            System.out.println("只有光头才能变强");
        }
    
        // 最后
        @Override
        public void theLast() { 
            System.out.println("关注我的公众号：Java3y");
    
        }
        @Override
        protected void actualContent() { 
            System.out.println("大家好，我是3y，今天来给大家分享我写的模板方法模式");
        }
    }

同样地，3y女朋友的文章模板也是类似的：

// 3y女朋友的文章模板
    public  class Java3yGFWriteArticle extends WriteArticle { 
    
        // 前言
        @Override
        public void introduction() { 
            System.out.println("balabalabalalabalablablalab");
        }
    
        // 最后
        @Override
        public void theLast() { 
            System.out.println("balabalabalalabalablablalab");
    
        }
    
        @Override
        protected void actualContent() { 
            System.out.println("3y是傻子，不用管他");
        }
    }

想要真正写文章的时候就十分方便了：

// 3y写文章
        public static void main(String[] args) { 
    
            WriteArticle java3ywriteArticle = new Java3yWriteArticle();
            java3ywriteArticle.writeAnCompleteArticle();
        }
    
    	// 3y女朋友写文章
        public static void main(String[] args) { 
            WriteArticle java3yGFWriteArticle = new Java3yGFWriteArticle();
            java3yGFWriteArticle.writeAnCompleteArticle();
        }

要点：

*  把公共的代码抽取出来，如果该功能是不确定的，那我们将其修饰成抽象方法。
 *  将几个固定步骤的功能封装到**一个**方法中，对外暴露这个方法，就可以非常方便调用了。

嗯，上面的就是模板方法模式，就这么简单！

## 1.3模板方法模式介绍 ##

《设计模式之禅》：

> 定义一个操作中的算法框架，而将一些步骤延迟到子类中。使子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些步骤。

根据我们上面的例子，来讲讲这段话的含义：

*  定义一个操作中的算法框架，而将一些步骤延迟到子类中。
    
     *  WriteArticle中有一个writeAnCompleteArticle()方法，该方法定义了发文章的所有步骤，但是这些步骤大多是抽象的，得由子类来实现。
 *  使子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些步骤
    
     *  外界是通过调用writeAnCompleteArticle()方法来写文章的，子类如果改变具体的实现就会**间接**改变了算法的细节。

比如3y在文章模板中的`introduction()`改了，“只有**充钱**才能变强”

@Override
        public void introduction() { 
            System.out.println("只有充钱才能变强");
        }

我们没有碰过writeAnCompleteArticle()的代码，但再次调用这个方法的时候，具体的实现就会发生改变(因为writeAnCompleteArticle受子类的具体实现影响)

下面我们看一下模板方法模式的通用类图：

![模板方法模式的通用类图][SspgcYi.png]

在模板方法模式中，也有几个术语，根据我们的例子中的注释，我给大家介绍一下：

// 抽象模板类
    public abstract class WriteArticle { 
    
    
        // 基本方法
        protected abstract void introduction();
    
        // 基本方法
        protected abstract void theLast();
        
        // 基本方法
        protected abstract void actualContent();
    
        // 模板方法
        public final void writeAnCompleteArticle() { 
            introduction();
            actualContent();
            theLast();
        }
    }
    
    // 具体模板类
    public class Java3yWriteArticle extends WriteArticle { 
    
        // 实现基本方法
        @Override
        public void introduction() { 
            System.out.println("只有充钱才能变强");
        }
    
        // 实现基本方法
        @Override
        public void theLast() { 
            System.out.println("关注我的公众号：Java3y");
        }
    
        // 实现基本方法
        @Override
        protected void actualContent() { 
            System.out.println("大家好，我是3y，今天来给大家分享我写的模板方法模式");
        }
    }

*  **基本方法**：在子类实现，并且在模板方法中被调用
 *  **模板方法**：定义了一个框架，**实现对基本方法的调用，完成固定的逻辑**。

## 1.4模板方法的优缺点 ##

优点：

*  **封装不变的部分，扩展可变的部分**。把认为是不变的部分的算法封装到父类，可变部分的交由子类来实现！
 *  提取公共部分的代码，行为由父类控制，子类实现！

缺点：

*  抽象类定义了部分抽象方法，这些抽象的方法由子类来实现，子类执行的结果影响了父类的结果(**子类对父类产生了影响**)，会带来阅读代码的难度！

## 1.5模板方法模式JDK应用 ##

最经典的就是JUC包下的AQS(AbstractQueuedSynchronizer)了。AQS是什么？

> AQS其实就是一个可以给我们**实现锁的框架**。内部实现的关键是：先进先出的队列、state状态

我们可以看一下AQS定义的`acquire()`

public final void acquire(int arg) { 
            if (!tryAcquire(arg) &&
                acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
                selfInterrupt();
        }

`acquire()`相当于模板方法，`tryAcquire(arg)`相当于基本方法。

![tryAcquire方法被多个子类实现][tryAcquire]

# 最后 #

模板方法模式也很简单呀，一个抽象类有基本方法(等着被子类实现的方法)，有模板方法(对外暴露、调用基本方法、定义了算法的框架)，那就完事了。

推荐阅读和参考资料：

*  《设计模式之禅》
 *  [https://blog.csdn.net/carson\_ho/article/details/54910518][https_blog.csdn.net_carson_ho_article_details_54910518]
 *  [https://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7564039][https_blog.csdn.net_hguisu_article_details_7564039]

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[https_github.com_ZhongFuCheng3y_3y]: https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y
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[Link 6]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484556&idx=1&sn=920d00416ef76669b59937c771526345&chksm=ebd7458ddca0cc9bdda893fa034da354d97cfd0e96bdaa6ccfc2a94a0ba85a564415efa3c6ba&token=1573908207&lang=zh_CN#rd
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