【设计模式】行为型模式—模板模式(Template Pattern)（十三）

淡淡的烟草味﹌ 2022-08-31 14:28 169阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *   *   *  1.private
         *  2.protected关键字
         *  3.abstract关键字
         *  4.final关键字
         *  5.interface
 *  一.模板模式
 *  二.模板模式适用场景
 *  二.模板模式角色
 *  三.模板模式的实现方式
 *   *  案例1：验证接口请求参数
     *   *  抽象模板角色(Abstract Template)
         *  具体模板角色(Concrete Template)
         *  调用端
     *  案例2：制作饮料
     *   *  抽象模板角色(Abstract Template)
         *  具体模板角色(Concrete Template)
         *  调用端
     *  案例3：JDBC模板方法实现
     *   *  封装实例类的接口RowMapper
         *  抽象模板角色(Abstract Template)
         *  实体类
         *  具体模板角色(Concrete Template)-Dao类
         *  调用端
 *  四.总结
 *   *  注意事项
     *  1.模板模式的优缺点
     *  2.模板模式在开发中的应用场景

# 前言 #

建议先看这篇文章[【设计模式】软件设计7大原则以及23种设计模式初识（一）][7_23]

### 1.private ###

*  **子类对象可以父类对象中所有的属性和方法，但是父类对象中的私有private属性和方法，子类是无法访问到的，只是拥有，但不能使用。**

### 2.protected关键字 ###

*  对于类的调用者来说, protected 修饰的字段和方法是不能访问的。
 *  对于`类的子类和同一个包的其他类`来说, protected 修饰的字段和方法是可以访问的。
 *  `同一包中的同一类、同一包中的不同类、不同包中的子类`可以访问。

### 3.abstract关键字 ###

abstract用来定义抽象类，一般`位于继承关系的顶层或者上层`

*  ArrayList就继承一个抽象类AbstractList，如下所示：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
            implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
    
    //AbstractList 就是一个抽象类
    public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E>

1.  抽象类中可以有成员方法和成员变量，比普通类多了`抽象方法`
2.  抽象类可以有`构造方法`，接口不可以
3.  抽象类可以有`普通属性`，接口不可以，接口的属性都是静态常量
4.  抽象方法`没有方法体`
5.  一个类可以`继承一个抽象类实现多个接口`
6.  `抽象类继承抽象类不需要重写抽象类的方法`，如果有非抽象类继承抽象类，一定要重写抽象方法

### 4.final关键字 ###

1.  final修饰属性表示`常量`，`必须赋值，不能修改`
2.  final修饰方法表示`最终方法，子类不能重写`
3.  final修饰类表示`最终类，不能被继承`， 如：String，System都是final类不能被继承

### 5.interface ###

*  接口所有的方法默认是`public abstract`
 *  接口所有的成员变量一定是`public static final`的
 *  接口之间可以继承
 *  一个类只可以继承一个父类，但是可以实现多个接口

# 一.模板模式 #

**模板模式（Template Pattern）也叫模板方法模式，指在抽象类中将业务逻辑划分为多个方法，通过模板方法中调用这些方法后，组成完整的业务处理流程。子类只需重写相关方法实现，即可实现同一流程的不同处理方式**

*  **核心思想**：定义一个抽象模板类，提供子类实现。
 *  **模式动机**：许多业务有着相同的执行步骤，这些步骤中有许多是相同的代码实现，部分步骤是不同代码的实现。`此时就可以在抽象类中定义所有的步骤，提供程序的方法主入口。由抽象类来实现通用的步骤方法，抽象类无法实现的具体步骤交给子类来实现`。

# 二.模板模式适用场景 #

1.  `有多个子类共有的方法，且逻辑相同`。
2.  用于`流程相同、相似的业务处理`，可重写模板方法提供不同的处理方式

# 二.模板模式角色 #

*  **抽象模板角色(Abstract Template)**：抽象模板类，定义了一个`用于控制执行流程的具体模板方法、公共实现方法` 以及 一些子类必须实现的抽象方法\`。
 *  **具体模板角色(Concrete Template)**：实现抽象模板类中的抽象方法，`子类可以编写自己独有的实现逻辑，但是执行流程受抽象模板类控制`。

# 三.模板模式的实现方式 #

## 案例1：验证接口请求参数 ##

接口处理，无一例外都需要遵守相同的处理步骤：

1.  验证来源是否合法
2.  解密请求的报文
3.  进行对应的业务处理
4.  将业务处理返回的对象字符串进行加密
5.  字符串进行加密后，再进加签
6.  最后再返回给调用方加签后的结果

### 抽象模板角色(Abstract Template) ###

/** * 抽象角色类 */
    public abstract class AbstractTemplate { 
        /** * 入口方法 * * @param str * @return */
        public final String handle(String str) { 
            //验证签名
            if (!this.step1(str)) { 
                return "验签失败";
            }
    
            //解密
            String plainText = this.step2(str);
            
            //将解密后的报文交给子类去处理，并且得到子类返回的对象
            String childResStr = this.busiHandle(plainText);
    
            //加密子类返回的内容
            String cipherText = this.step4(childResStr);
    
            //密文再加上签名
            String resStr = this.step5(cipherText);
    
            //最后返回给调用方
            return resStr;
        }
    
        /** * 对报文进行验证签名，检查来源是否合法 * * @param str * @return */
        private boolean step1(String str) { 
            //省略具体实现...
            System.out.println("对请求对象:[" + str + "]校验来源是否合法!");
            return true;
        }
    
        /** * 对报文解密，得到明文报文 * * @param str * @return */
        private String step2(String str) { 
            //省略具体实现...
            System.out.println("对请求对象:[" + str + "]进行解密!");
            String plainText = "明文" + str;
            return plainText;
        }
    
        /** * 对解密后的报文，进行业务处理，得到返回报文 * * @param str * @return */
        protected abstract String busiHandle(String str);
    
        /** * 对要返回出去的报文进行加密，得到密文 * * @param str * @return */
        private String step4(String str) { 
            //省略具体实现...
            System.out.println("对返回对象:[" + str + "]进行加密!");
            return str;
        }
    
        /** * 对密文进行加签，得到含有签名的密文 * * @param str * @return */
        private String step5(String str) { 
            //省略具体实现...
            System.out.println("对返回对象:[" + str + "]进行加签名!");
            return str;
        }
    }

### 具体模板角色(Concrete Template) ###

/** * 遵守AbstractTemplate的其中一种业务实现 */
    public class BusinessA extends AbstractTemplate { 
        @Override
        protected String busiHandle(String str) { 
            //我只需要做好关于BusinessA的实现就行了，其他相关的都是由父类去统筹
            //省略具体实现...
            String resStr = "BusinessA";
            System.out.println("关于BusinessA的实现，入参内容:[" + str + "]出参内容：[" + resStr + "]");
            return resStr;
        }
    }

/** * 遵守AbstractTemplate的其中一种业务实现 */
    public class BusinessB extends AbstractTemplate { 
        @Override
        protected String busiHandle(String str) { 
            //我只需要做好关于BusinessA的实现就行了，其他相关的都是由父类去统筹
            //省略具体实现...
            String resStr = "BusinessB";
            System.out.println("关于BusinessB的实现，入参内容:[" + str + "]出参内容：[" + resStr + "]");
            return resStr;
        }
    }

### 调用端 ###

public class Client { 
        public static void main(String[] args) { 
            String str1 = "业务1";
            AbstractTemplate at1 = new BusinessA();
            at1.handle(str1);
    
            System.out.println("------------------------------");
    
            String str2 = "业务2";
            AbstractTemplate at2 = new BusinessB();
            at2.handle(str2);
        }
    }

执行结果  
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## 案例2：制作饮料 ##

### 抽象模板角色(Abstract Template) ###

**什么是钩子方法呢？**

*  **钩子方法的主要目的是用来`控制流程执行顺序`，`返回值的返回值（如 boolean、int 等），钩子方法不是必须的`，可以根据实际业务场景确认是否需要**

/** * 抽象角色类 */
    public abstract class AbstractRereshBaverage { 
        /** * 制备饮料的模板方法-封装了所有子类共同遵守的算法骨架 */
        public final void prepreBvergeTemplage(){ 
            //步骤一 将水煮沸
            boilWater();
            //步骤二 炮制饮料
            brew();
            //步骤三 将饮料倒入杯中
            pourInCup();
            //步骤四 询问用户是否加入调料
            if(isCustomerWantsCondments()) { 
            	//步骤五 加入调味料
                addCondiments();
            }
        }
        /** * 钩子函数，提供一个默认或空的实现-子类可以自行决定是否挂钩以及如何挂钩 * 询问用户是否加入调料 * @return true 默认允许加入调料 */
        protected boolean isCustomerWantsCondments() { 
        	return true;
        }
    
        /** * 基本方法，将水煮沸 这对所有子类而言是一个共同的行为，所以声明为private,无需向子类开放 */
        private void boilWater(){ 
            System.out.println("将水煮沸");
        }
    
        /** * 抽象的基本方法 泡制饮料 * 在算法框架中并不知道具体实现是什么样子的，所以做成了抽象方法，并且由于我们需要在子类中可见，便于复写而提供具体的实现所以将 * 权限设置为protected */
        protected abstract void brew();
    
        /** * 基本方法，将饮料倒入杯中 这对所有子类而言是一个共同的行为，所以声明为private,无需向子类开放 */
        private void pourInCup(){ 
            System.out.println("将饮料倒入杯中");
        }
        
        /** * 加入调味料，需要加什么让子类去实现 */
        protected abstract void addCondiments();
    }

### 具体模板角色(Concrete Template) ###

/** * 咖啡 */
    class Coffee extends AbstractRereshBaverage { 
        @Override
        protected void brew() { 
            System.out.println("用沸水冲泡咖啡");
        }
        //加入调味料
        @Override
        protected void addCondiments() { 
            System.out.println("加入糖和牛奶");
        }
    }

/** * 茶 */
    public class Tea extends AbstractRereshBaverage { 
        @Override
        protected void brew() { 
            System.out.println("用80度的热水浸泡茶叶5分钟");
        }
        
        /** * 子类通过重写的形式选择挂载钩子函数,false表示不允许加入调料,即:不调用addCondiments方法 */
        @Override
        protected boolean isCustomerWantsCondments() { 
        	return false;
        }
        @Override
        protected void addCondiments() { 
            System.out.println("加入柠檬");
        }
    }

### 调用端 ###

public class Client { 
    	public static void main(String[] args) { 
            System.out.println("咖啡制备中。。。");
            AbstractRereshBaverage coffee = new Coffee();
            coffee.prepreBvergeTemplage();
            System.out.println("咖啡制备完成！ ");
    
    
            //必须用父类引用子类对象，为什么？
            System.out.println("\n*********************");
            System.out.println("茶制备中。。。");
            AbstractRereshBaverage tea = new Tea();
            tea.prepreBvergeTemplage();
            System.out.println("茶制备完成！");
        }
    }

执行结果

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxODc3NzI4NzE1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 案例3：JDBC模板方法实现 ##

创建一个`模板类JdbcTemplate`，封装所有的JDBC操作。以查询为例，每次查询的表不一样，返回的数据结构也就不一样。我们针对不同的数据，都要将其封装成不同的实体类。而每个实体类的封装逻辑是不一样的，有的有日期类型数据有的没有。但是封装数据之前和之后的处理流程是不变的，因此可以使用模板模式来进行设计。

### 封装实例类的接口RowMapper ###

/** * 封装实例类的接口RowMapper * @param <T> 当前结果的类型 */
    public interface RowMapper<T> { 
    	/** * * @param rs 结果集 * @param rowNum 结果的行号 * @return * @throws Exception */
    	T mapRow(ResultSet rs,int rowNum) throws Exception;
    }

### 抽象模板角色(Abstract Template) ###

public abstract class JdbcTemplate<T> { 
    	/** * 1.四个常量 driver 驱动 url 连接地址 username数据库登录名 password 密码 */
    	private static final String DRIVER = "com.mysql.jdbc.Driver";
    	private static final String URL = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test?characterEncoding=utf-8";
    	private static final String USERNAME = "root";
    	private static final String PASSWOED = "root";
    
    	// 2.类初始化时加载驱动类
    	static { 
    		try { 
    			Class.forName(DRIVER);
    		} catch (ClassNotFoundException e) { 
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    
    	/** * 执行增、删、改语句,返回影响行数 * 模板方法sql="delete from user where id=?"; * @param sql sql语句 * @param params sql参数 * @return 影响行数 */
    	public final int executeUpdate(String sql,Object... params){ 
    		//影响的行数
    		int result = 0;
    		//连接
    		Connection conn = null;
    		//语句集
    		PreparedStatement pstm = null;
    		try { 
    			//获取连接
    			 conn = this.getConnection();
    			//创建语句集(用connection对象获取preparedStatement预编译执行对象)
    			 pstm = conn.prepareStatement(sql);
    			//执行语句,设置参数
    			 result = this.executeUpdate(pstm,params);
    			//返回结果
    			return result;
    		} catch (Exception e) { 
    			e.printStackTrace();
    		} finally { 
    			//关闭语句集
    			this.closeStatement(pstm);
    			//关闭连接
    			this.closeConnection(conn);
    		}
    		return 0;
    	}
    
    
    
    	/** * 执行查询语句 * 模板方法sql="select * from user where id=?"; * @param sql sql语句 * @param rowMapper * @param params sql参数 * @return 多个对象 */
    	public final List<T> executeQuery(String sql,RowMapper<T> rowMapper,Object... params){ 
    		//影响的行数
    		List<T>  result = null;
    		//连接
    		Connection conn = null;
    		//语句集
    		PreparedStatement pstm = null;
    		//结果集
    		ResultSet rs = null;
    
    		try { 
    			//获取连接
    			 conn = this.getConnection();
    			//创建语句集(用connection对象获取preparedStatement预编译执行对象)
    			 pstm = conn.prepareStatement(sql);
    			//执行语句,设置参数
    			 rs = this.executeQuery(pstm,params);
    			//处理结果集
    			result  = this.parseResultRet(rs,rowMapper);
    			//返回结果
    			return result;
    		} catch (Exception e) { 
    			e.printStackTrace();
    		} finally { 
    			//关闭结果集
    			this.closeResultSet(rs);
    			//关闭语句集
    			this.closeStatement(pstm);
    			//关闭连接
    			this.closeConnection(conn);
    		}
    
    		return result;
    	}
    
    
    	/** * 解析结果集 * @param rs 结果集 * @param rowMapper * @return * @throws Exception */
    	private List<T> parseResultRet(ResultSet rs, RowMapper<T> rowMapper)throws Exception { 
    		List<T> result = new ArrayList<>();
    		int rowNum = 1;
    		while(rs.next()) { 
    			result.add(rowMapper.mapRow(rs, rowNum));
    		}
    		return result;
    	}
    
    	/** * 设置sql条件 * @param pstm 预编译语句集 * @param params sql参数 */
    	private void setStatementParams (PreparedStatement pstm, Object... params) throws SQLException { 
    		// 标识“？”占位符的位置，默认为1，表示第一个？
    		for(int i=0; i<params.length; i++) { 
    			pstm.setObject(i+1, params[i]);
    		}
    	}
    
    	/** * 执行查询,返回结果集 * @param pstm 预编译语句集 * @param params sql参数 * @return 结果集 * @throws Exception */
    	protected ResultSet executeQuery(PreparedStatement pstm, Object... params) throws Exception { 
    		//设置sql条件
    		setStatementParams(pstm,params);
    
    		return pstm.executeQuery();
    	}
    
    	/** * 执行更新操作,返回影响行数 * @param pstm 预编译语句集 * @param params sql参数 * @return 影响行数 * @throws Exception */
    	protected int executeUpdate(PreparedStatement pstm, Object... params) throws Exception { 
    		//设置sql条件
    		setStatementParams(pstm,params);
    
    		return pstm.executeUpdate();
    	}
    
    
    	/** * 用DriverManager获取数据库连接对象Connection * @return */
    	protected Connection  getConnection() { 
    		Connection conn = null;
    		try { 
    			conn = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWOED);
    		} catch (Exception e) { 
    			e.printStackTrace();
    		}
    		return conn;
    	}
    
    
    
    	/** * 关闭连接 * @param conn 连接 * @throws SQLException */
    	protected void closeConnection(Connection conn)  { 
    		if(conn != null) { 
    			try { 
    				conn.close();
    			} catch (SQLException e) { 
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    
    	/** * 关闭PreparedStatement * @param pstm 语句集 * @throws SQLException */
    	protected void closeStatement(PreparedStatement pstm){ 
    		if(pstm != null) { 
    			try { 
    				pstm.close();
    			} catch (SQLException e) { 
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    
    	}
    	/** * 关闭结果集 * @param rs 结果集 * @throws SQLException */
    	protected void closeResultSet(ResultSet rs)  { 
    		if(rs != null) { 
    			try { 
    				rs.close();
    			} catch (SQLException e) { 
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    }

### 实体类 ###

对应数据表test.sys\_user

public class SysUser { 
    
    	private Integer id; //Long String UUID就是一个String的主键
    	private String username;
    	private String password;
    	
    	public SysUser() { 
    		super();
    	}
    	public SysUser(Integer id, String username, String password) { 
    		super();
    		this.id = id;
    		this.username = username;
    		this.password = password;
    	}
    	public Integer getId() { 
    		return id;
    	}
    	public void setId(Integer id) { 
    		this.id = id;
    	}
    	public String getUsername() { 
    		return username;
    	}
    	public void setUsername(String username) { 
    		this.username = username;
    	}
    	public String getPassword() { 
    		return password;
    	}
    	public void setPassword(String password) { 
    		this.password = password;
    	}
    	@Override
    	public String toString() { 
    		return "SysUser [id=" + id + ", username=" + username + ", password=" + password + "]";
    	}
    }

### 具体模板角色(Concrete Template)-Dao类 ###

public class UserDao extends JdbcTemplate<SysUser> { 
    
    	/** * 查询多个 * @return */
    	public List<SysUser> selectAllById(Integer id){ 
    		String sql  = "select * from sys_user where id >= ?";
    		return super.executeQuery(sql, new SysUserRowMapper() , new Object[] { id});
    	}
    
    	/** * 新增用户 * @param username * @param password * @return */
    	public int add(String username,String password){ 
    		String sql  = "insert into sys_user(username,password) values(?,?)";
    		return super.executeUpdate(sql,new Object[] { username,password});
    	}
    
    	/** * 根据id修改密码 * @param id * @return */
    	public int updatePasswordById(Integer id,String password){ 
    		String sql  = "update sys_user set password = ? where id = ?";
    		return super.executeUpdate(sql,new Object[] { password,id});
    	}
    
    	/** * 根据id删除 * @param id * @return */
    	public int deleteById(Integer id){ 
    		String sql  = "delete from sys_user where id = ?";
    		return super.executeUpdate(sql,new Object[] { id});
    	}
    }
    
    /** * 查询结果的封装 */
    class SysUserRowMapper implements RowMapper<SysUser>{ 
    	@Override
    	public SysUser mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws Exception { 
    		SysUser user = new SysUser();
    		user.setId(rs.getInt("id"));
    		user.setUsername(rs.getString("username"));
    		user.setPassword(rs.getString("password"));
    		return user;
    	}
    }

### 调用端 ###

public class Client { 
        public static void main(String[] args) { 
            UserDao dao = new UserDao();
            //查询
            System.out.println("查询结果1:");
            List<SysUser> list1 = dao.selectAllById(1);
            for (SysUser sysUser : list1) { 
                System.out.println(sysUser);
            }
    
            //新增
            int result = dao.add("addUser111","addUser111");
            System.out.println("新增结果:"+result);
    
            //修改
            result = dao.updatePasswordById(1,"666666");
            System.out.println("修改结果:"+result);
    
    
            //查询
            System.out.println("查询结果1:");
            List<SysUser> list2 = dao.selectAllById(1);
            for (SysUser sysUser : list2) { 
                System.out.println(sysUser);
            }
    
            //删除
            result = dao.deleteById(10);
            System.out.println("删除结果:"+result);
    
            //查询
            System.out.println("查询结果3:");
            List<SysUser> list3 = dao.selectAllById(1);
            for (SysUser sysUser : list3) { 
                System.out.println(sysUser);
            }
        }
    }

执行结果  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxODc3NzI4NzE1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 四.总结 #

## 注意事项 ##

1.  为了防止恶意操作，·一般模版方法都加上 final 关键字，不允许被子类被重写\`。
2.  抽象模版中的`基本方法尽量设计为 protected 类型`，公共实现方法都用符合迪米特法则。
3.  抽象模版类`不想被子类重写的方法可以用final、或者private修饰`

## 1.模板模式的优缺点 ##

**优点：**

1.  封装不变部分，扩展可变部分,提高代码的复用性。
2.  提取公共代码，便于维护。
3.  行为由父类控制，子类实现。

**缺点：**

1.  每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。
2.  继承关系自身缺点，如果父类添加新的抽象方法，所有子类都要改一遍。

## 2.模板模式在开发中的应用场景 ##

*  数据库访问的封装
 *  Junit单元测试
 *  servlet中的doGet和doPost方法
    
    > Servlet是Java中很经典的模板使用，HttpService类提供了一个service()方法，这个方法调用七个doXXX方法中的一个或几个，完成对客户端调用的响应。这些do方法需要由HttpServlet的具体则由子类提供。
 *  Hibernate中的模板程序
 *  Spring中的JdbcTemplate,HibernateTemplate,RedisTemplate等

[7_23]: https://blog.csdn.net/qq877728715/article/details/104432024
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