【重温设计模式】模板方法模式及其Java示例

旧城等待， 2024-05-01 05:47 70阅读 0赞

### 模板方法模式的基本概念 ###

模板方法模式是一种常见的设计模式，它的名字来源于其核心思想：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

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听起来可能有些抽象，但其实我们在生活中经常会遇到这样的场景。比如，我们在做饭时，通常会有一套固定的流程：洗菜、切菜、炒菜。这个流程就是一个模板，而具体的做法，比如切菜的方式、炒菜的时间等，就是可以变化的部分。这就是模板方法模式的基本概念。

abstract class Cooking {
        
        //模板方法
        final void cook() {
        
            wash();
            cut();
            fry();
        }
    
        abstract void wash();
        abstract void cut();
        abstract void fry();
    }
    
    class OneMoreCooking extends Cooking {
        
        @Override
        void wash() {
        
            System.out.println("OneMore washes vegetables.");
        }
    
        @Override
        void cut() {
        
            System.out.println("OneMore cuts vegetables.");
        }
    
        @Override
        void fry() {
        
            System.out.println("OneMore fries vegetables.");
        }
    }

在这个Java代码示例中，我们定义了一个抽象的`Cooking`类，它定义了`cook`方法，这就是我们的模板方法。而`wash`、`cut`和`fry`方法则是抽象的，具体的实现由子类`OneMoreCooking`来完成。这样，我们就可以在不改变烹饪流程的情况下，根据需要灵活地改变洗菜、切菜和炒菜的具体做法。

extends

«abstract»

Cooking

\+cook()

\#wash()

\#cut()

\#fry()

OneMoreCooking

\+wash()

\+cut()

\+fry()

模板方法模式在许多场合都有其应用价值。例如，在开发一个大型软件系统时，我们通常会有许多相似的操作流程，这时候，就可以用模板方法模式来把这些相似的流程抽象出来，形成一个通用的模板，然后让具体的操作继承这个模板，并根据需要重写其中的某些步骤。这样不仅可以提高代码的复用性，还可以让代码的结构更加清晰，更易于理解和维护。接下来，我们将通过一个具体的Java实例，来展示模板方法模式在实际编程中的使用。

### 模板方法模式的Java实例 ###

假设我们正在开发一个电子商务系统，有一系列的操作需要执行，比如用户下单、支付、发货、收货等。这些操作的流程大致相同，但是在某些细节上有所不同。例如，支付方式可能有支付宝、微信、银联等，发货方式可能有快递、自提等。这时，我们可以使用模板方法模式来设计一个抽象类，定义一个模板方法，这个方法中包含了这些操作的基本流程。然后，我们可以定义一些抽象方法，由子类来实现这些具体的操作。

public abstract class OrderProcessTemplate {
        
        public final void processOrder() {
        
            selectProduct();
            doPayment();
            doDelivery();
            doReceipt();
        }
        protected abstract void selectProduct();
        protected abstract void doPayment();
        protected abstract void doDelivery();
        protected abstract void doReceipt();
    }
    
    public class OneMoreOrderProcess extends OrderProcessTemplate {
        
        @Override
        protected void selectProduct() {
        
            // OneMore's specific implementation
        }
        @Override
        protected void doPayment() {
        
            // OneMore's specific implementation
        }
        @Override
        protected void doDelivery() {
        
            // OneMore's specific implementation
        }
        @Override
        protected void doReceipt() {
        
            // OneMore's specific implementation
        }
    }

在这个例子中，`OrderProcessTemplate`就是我们设计的模板方法，它定义了订单处理的基本流程。`OneMoreOrderProcess`是一个具体的子类，它实现了这些抽象方法，提供了具体的操作。当我们需要处理一个订单时，只需创建一个`OneMoreOrderProcess`的对象，然后调用其`processOrder`方法，就可以按照我们定义的流程来处理订单，而无需关心具体的操作细节。

extends

OrderProcessTemplate

\-processOrder()

\-selectProduct()

\-doPayment()

\-doDelivery()

\-doReceipt()

OneMoreOrderProcess

\-selectProduct()

\-doPayment()

\-doDelivery()

\-doReceipt()

通过这个案例，我们可以看到，使用模板方法模式可以使我们的代码更加结构化，更容易理解和维护。同时，它也提高了代码的复用性，因为我们可以把相同的流程抽象出来，放在一个模板方法中，然后通过继承和重写来实现不同的操作。但是，模板方法模式也有其缺点，这些我们将在下一节中详细介绍。

### 模板方法模式的优点 ###

在我们刚刚通过实际案例探讨了模板方法模式如何在实际编程中发挥作用之后，现在我们来探讨一下模板方法模式的优点，这也是它被广泛应用的重要原因。

首先，模板方法模式能够实现代码复用。在我们的代码中，经常会遇到一些相似的操作，这些操作的步骤和流程基本一致，只是在某些具体的环节上有所不同。这时候，如果我们为每一个操作都编写一套完整的代码，无疑会造成大量的重复。而模板方法模式则提供了一个解决方案，它将相同的步骤和流程抽象出来，形成一个模板，然后在具体的环节上调用子类实现的方法，从而实现代码的复用。例如，我们可以创建一个名为`OneMore`的模板方法，然后在具体的环节上调用子类实现的方法。

其次，模板方法模式可以提高代码的可读性和可维护性。通过模板方法模式，我们可以将复杂的操作流程进行抽象和封装，使得代码的结构更加清晰，也更容易理解。同时，由于模板方法模式将变化的部分交给子类来实现，因此，当需要修改或者增加新的功能时，我们只需要修改或者增加相应的子类，而无需改动模板方法，这无疑大大提高了代码的可维护性。

然而，任何事物都有两面性，模板方法模式也不例外。接下来，我们将探讨模板方法模式的缺点和需要注意的问题。

### 模板方法模式的缺点 ###

尽管模板方法模式在一定程度上提高了代码的可读性和可维护性，但它并非完美无瑕。在使用模板方法模式时，我们也需要注意其潜在的缺点。

首先，模板方法模式可能会导致设计过于复杂。为了实现模板方法模式，我们需要定义一系列的抽象方法和具体方法，这可能会使得代码结构变得复杂，不易于理解。同时，使用模板方法模式也需要对面向对象编程有一定的理解和掌握，否则可能会导致错误的使用。

其次，模板方法模式可能会导致子类数量增多。每当我们需要实现一个新的功能，都需要创建一个新的子类，这可能会导致子类数量快速增加，增加了代码的维护难度。

总的来说，虽然模板方法模式有其优点，但在使用时也需要注意其潜在的缺点。我们需要根据实际情况，合理选择是否使用模板方法模式，以及如何使用模板方法模式。

### 总结 ###

模板方法模式并非万能的，它只是我们手中的一种工具，适合于解决一类特定的问题。在面对复杂的软件设计问题时，我们不能一味地追求设计模式的应用，而应该从实际需求出发，理解问题的本质，然后选择最适合的解决方案。有时候，简单直接的代码可能比复杂的设计模式更加有效。

模板方法模式的优点在于它可以将相同的操作流程抽象出来，形成一个通用的模板，然后让具体的操作继承这个模板，并根据需要重写其中的某些步骤。这样做可以提高代码的复用性，让代码的结构更加清晰，更易于理解和维护。

然而，模板方法模式也有其局限性，它可能会导致设计过于复杂，子类数量增多，增加了代码的维护难度。所以，在使用模板方法模式时，我们需要根据实际情况，权衡其优缺点，做出合理的选择。

最后，我希望你们能够从这篇文章中学到一些东西，无论是模板方法模式的基本概念，还是如何在实际编程中应用模板方法模式，或者是如何权衡设计模式的优缺点，都是我希望你们能够学到的。同时，我也希望你们能够将这些知识应用到实际的编程中，写出更好的代码。

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