设计模式(01)——模板方法模式

旧城等待， 2023-10-11 10:01 35阅读 0赞

**序言：**设计模式是程序设计中非常重要，也是非常关键的步骤。若能在程序设计中恰当地应用设计模式的思想，那么代码的质量和可维护性将会大大的提升，同时对我们的编码水平也是一种提升。

**目录**

一、概述：

二、结构类图：

三、应用场景分析：

四、示例代码：

五、模板方法的优缺点：

六、补充：模板方法中的钩子方法

--------------------

# 一、概述： #

> **模板方法模式**在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

# 二、结构类图： #

> ![format_png][]
> 
> 图片引用自：[https://www.cnblogs.com/jenkinschan/p/5768760.html][https_www.cnblogs.com_jenkinschan_p_5768760.html]

# 三、应用场景分析： #

通常我们在说某某实物的模板时，意思就是说这个东西是不会变的。比如去ATM机上取钱这个需求，首先我们是要先找到ATM机，然后我们需要插入银行卡，再输入银行卡的密码，接着开始取钱，最后取回我们的银行卡，这些步骤就是模板，不管你是要工商银行的ATM机取钱还是到建设银行的ATM机上去取钱，这些步骤都是按照模板的顺序去执行，不能出现先输入密码再插入银行卡的情况，这样是取不到钱的。其实模板方法的思想就是：***你必须要照着模板的样子/步骤来，但是具体是什么样的/具体每一步要怎么做可以自己去实现。***

# 四、示例代码： #

模板方法类：DrawMoney.java 模板方法模式的模板类一般采用抽象类，因为既可以在抽象类中限定行为的执行顺序(自定义方法)，也可以将一些必要的具体行为让子类去实现(抽象方法)。

/**
     * 取钱的抽象类
     */
    abstract class DrawMoney{
        //final修饰，取钱行为流程不可更改
        final void drawMoney(){
            findATM();
            insertBankCard();
            enterPassword();
            takeOutTheMoney();
            takeBackBankCard();
    
        }
        //1.需要先找到ATM机
        abstract void findATM();
        //2.插入银行卡
        abstract void insertBankCard();
        //3.输入银行卡密码
        private void enterPassword(){
            System.out.println("3.输入银行卡密码");
        }
        //4.取钱
        private void takeOutTheMoney(){
            System.out.println("4.取钱");
        }
        //5.退卡
        private void takeBackBankCard(){
            System.out.println("5.取回银行卡");
        }
    }

工商银行取款实现类：ICBCDrawMoney.java 到工商银行的ATM机上取钱

class ICBCDrawMoney extends DrawMoney{
    
        @Override
        void findATM() {
            System.out.println("1.找到中国工商银行的ATM机");
        }
    
        @Override
        void insertBankCard() {
            System.out.println("2.插入中国工商银行的银行卡");
        }
    }

建设银行取款实现类：CCBDrawMoney.java 到建设银行的ATM机上取钱

class CCBDrawMoney extends DrawMoney{
    
        @Override
        void findATM() {
            System.out.println("1.找到中国建设银行的ATM机");
        }
    
        @Override
        void insertBankCard() {
            System.out.println("2.插入中国建设银行的银行卡");
        }
    }

农业银行取款实现类：ABCDrawMoney.java 到农业银行的ATM机上取钱

class ABCDrawMoney extends DrawMoney{
        @Override
        void findATM() {
            System.out.println("1.找到中国农业银行的ATM机");
        }
    
        @Override
        void insertBankCard() {
            System.out.println("2.插入中国农业银行的银行卡");
        }
    }

测试类：DrawMoneyDemo.java

/**
     * Created by Viking on 2019/9/22
     * 模板方法案例
     * 到ATM机上取钱
     */
    public class DrawMoneyDemo {
        public static void main(String[] args) {
            DrawMoney icbc = new ICBCDrawMoney();
            DrawMoney ccb = new CCBDrawMoney();
            DrawMoney abc = new ABCDrawMoney();
            System.out.println("---------------到工商银行ATM机上取钱------------------");
            icbc.drawMoney();
            System.out.println("---------------到建设银行ATM机上取钱------------------");
            ccb.drawMoney();
            System.out.println("---------------到农业银行ATM机上取钱------------------");
            abc.drawMoney();
    
        }
    }

运行结果：

---------------到工商银行ATM机上取钱------------------
    1.找到中国工商银行的ATM机
    2.插入中国工商银行的银行卡
    3.输入银行卡密码
    4.取钱
    5.取回银行卡
    ---------------到建设银行ATM机上取钱------------------
    1.找到中国建设银行的ATM机
    2.插入中国建设银行的银行卡
    3.输入银行卡密码
    4.取钱
    5.取回银行卡
    ---------------到农业银行ATM机上取钱------------------
    1.找到中国农业银行的ATM机
    2.插入中国农业银行的银行卡
    3.输入银行卡密码
    4.取钱
    5.取回银行卡

总结：模板方法的思想中就是：模板中固定的东西由父类(也叫算法框架类)控制，子类无权改动，子类只能个人你就自身情况实现框架中某些步骤的具体行为。

# 五、模板方法的优缺点： #

> **1、优点**
> 
> 　　（1）、**算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。**需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改。
> 
> 　　（2）、**实现了最大化代码复用。**父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
> 
> 　　（3）、**既统一了算法，也提供了很大的灵活性。**父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。
> 
> 　　（4）、**提供了一个基本框架，容易扩展子类。**模板方法有框架控制如何做事情，而由使用框架的人指定框架算法中每个步骤的细节。子类只要继承父类，实现抽象方法，就可以使用父类的算法。
> 
> 　　**2、缺点**
> 
> 　　（1）、模板方法使用继承方式复用代码，如果要在基本算法里面增加一个步骤，而该步骤是抽象的话，每个子类都要修改代码，实现这个步骤。

# 六、补充：模板方法中的钩子方法 #

在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。

比如在前面取钱的案例中，现在有一些银行的ATM机已经支持无卡取款了，我们可以在父类中定义一个钩子方法，由子类重写来决定需不需要插入银行卡的步骤。

取钱抽象类：DrawMoney.java 定义取钱的流程模板

**
     * 取钱的抽象类
     */
    abstract class DrawMoney{
        //final修饰，取钱行为流程不可更改
        final void drawMoney(){
            if (!needBankCard()) {
                appointment();
            }
            findATM();
            if (needBankCard()){
                insertBankCard();
            }
            enterPassword();
            takeOutTheMoney();
            if (needBankCard()){
                takeBackBankCard();
            }
        }
        //1.需要先找到ATM机
        abstract void findATM();
        //2.插入银行卡
        abstract void insertBankCard();
        //3.输入银行卡密码
        private void enterPassword(){
            System.out.println("3.输入银行卡密码");
        }
        //4.取钱
        private void takeOutTheMoney(){
            System.out.println("4.取钱");
        }
        //5.退卡
        private void takeBackBankCard(){
            System.out.println("5.取回银行卡");
        }
        //钩子方法，是否需要银行卡
        public boolean needBankCard(){
            return true;
        }
        //1.预约
        abstract void appointment();
    }

以招商银行的无卡取款为例：CMBCDrawMoney.java 到招商银行的ATM机上无卡取款

class CMBCDrawMoney extends DrawMoney{
        @Override
        void appointment() {
            System.out.println("1.通过手机APP预约ATM机取款");
        }
        @Override
        void findATM() {
            System.out.println("2.找到对应的招商银行ATM机");
        }
        //钩子方法，控制父类的行为
        @Override
        public boolean needBankCard() {
            return false;
        }
        @Override
        void insertBankCard() {
    
        }
    }

测试类：DrawMoneyDemo.java

/**
     * Created by Viking on 2019/9/22
     * 模板方法案例
     * 到ATM机上取钱
     */
    public class DrawMoneyDemo {
        public static void main(String[] args) {
            DrawMoney cmbc = new CMBCDrawMoney();
            System.out.println("---------------到招商银行ATM机上取钱------------------");
            cmbc.drawMoney();
        }
    }

运行结果：

---------------到招商银行ATM机上取钱------------------
    1.通过手机APP预约ATM机取款
    2.找到对应的招商银行ATM机
    3.输入银行卡密码
    4.取钱

分析：因为我们到招商银行的ATM机上去无卡取款，那么我们就不需要插入银行卡的步骤，也不需要取回银行卡的步骤，而这些步骤的有与无都可以由子类重写父类中的钩子方法来控制。

钩子方法的作用：

> 　　1、**让子类实现算法中的可选部分。**算法中的某些步骤是可选的，子类可以做出决定是否需要这些步骤。
> 
> 　　2、如果钩子对于子类的实现不重要时，子类可以对钩子置之不理。
> 
> 　　3、钩子可以让子类能够有机会对模板方法中某些即将发生的（或刚刚发生的）步骤作出反应。可以在钩子中实现我们对于某个步骤执行需要作出的动作，模板方法的某个步骤执行时，调用钩子。

本文是在参考学习了前辈大佬的分享的基础上，结合自己的理解和看法，重新整理了一些有自己看法的笔记。

注：文章引用部分均出自：[https://www.cnblogs.com/jenkinschan/p/5768760.html][https_www.cnblogs.com_jenkinschan_p_5768760.html]

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[https_www.cnblogs.com_jenkinschan_p_5768760.html]: https://www.cnblogs.com/jenkinschan/p/5768760.html