java設(shè)計模式之模板方法模式詳解

更新時間：2021年06月23日 11:35:28 作者：當(dāng)代唐寅

這篇文章主要為大家詳細介紹了java設(shè)計模式之模板方法模式的相關(guān)資料，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

一、什么是模板方法模式

　　概念：定義一個操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以不改變一個算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。

　　通俗的講，模板方法模式是通過把不變行為搬到超類，去除子類里面的重復(fù)代碼提現(xiàn)它的優(yōu)勢，它提供了一個很好的代碼復(fù)用平臺。當(dāng)不可變和可變的方法在子類中混合在一起的時候，不變的方法就會在子類中多次出現(xiàn)，這樣如果摸個方法需要修改則需要修改很多個，雖然這個這個問題在設(shè)計之初就應(yīng)該想好。這個時候模板方法模式就起到了作用了，通過模板方法模式把這些重復(fù)出現(xiàn)的方法搬到單一的地方，這樣就可以幫助子類擺脫重復(fù)不變的糾纏。

　　舉個好懂的例子，小時候筆者家里窮，在農(nóng)村上小學(xué)的時候考試都是每個學(xué)生手抄試卷，因為那個時候?qū)W校還沒有試卷印刷。全班五十多個學(xué)生每個學(xué)生都要重復(fù)抄一遍黑板的試卷，并且像筆者這樣的近視眼很容易就抄錯了，8抄成3,7抄成1等到，然后明明做對了但是分數(shù)就是不高，導(dǎo)致筆者一直是全班倒數(shù)。這就是個很嚴重的重復(fù)不可變的問題，現(xiàn)在條件好了不少，學(xué)生不需要抄試卷，試卷印刷就解決了這個重復(fù)抄試卷的問題。模板方法也是類似。

二、模式對比

1、抄試卷模式

筆者就以抄試卷模式為名來闡述重復(fù)不變帶來的不便，下面會對該模式進行改進。

學(xué)生甲抄的試卷

public class TestPaperA {
 //試卷第一題
 public void testQuestion1(){
  System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
  System.out.println("答案：C");
 }
 
 //試卷第二題
 public void testQuestion2(){
  System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
  System.out.println("答案：C");
 }
 
 //試卷第三題
 public void testQuestion3(){
  System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興");
  System.out.println("答案：B");
 }
}

學(xué)生乙抄的試卷

public class TestPaperB {
 //試卷第一題
 public void testQuestion1(){
  System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
  System.out.println("答案：A");
 }
 
 //試卷第二題
 public void testQuestion2(){
  System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
  System.out.println("答案：C");
 }
 
 //試卷第三題
 public void testQuestion3(){
  System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興");
  System.out.println("答案：D");
 }
}

客戶端代碼

public class ShowAnswer {

 public static void main(String[] args) {
  System.out.println("學(xué)生甲的試卷");
  TestPaperA stuA = new TestPaperA();
  stuA.testQuestion1();
  stuA.testQuestion2();
  stuA.testQuestion3();
  System.out.println("學(xué)生乙的試卷");
  TestPaperB stuB = new TestPaperB();
  stuB.testQuestion1();
  stuB.testQuestion2();
  stuB.testQuestion3();
 }

}

很容易發(fā)現(xiàn)上面兩個學(xué)生抄的試卷有很多重復(fù)的地方，比如試卷的題目，輸出答案的方法，這些都在每個學(xué)生試卷類中混合在一起了，既不利于維護，也不利于瀏覽，下面看一下模板方法模式是怎么改進的。

2、模板方法模式

將每個學(xué)生試卷的重復(fù)部分提取出來，題目，作答等等。

首先改造試卷類，將該類改為抽象類，在該類中我添加了三個抽象的方法用于子類實現(xiàn)，學(xué)生都是要作答的，但是答案不一樣，所以可以將作答的過程作為重復(fù)不變的方法提取出來，代碼如下。

public abstract class TestPaper {
 //試卷第一題
 public void testQuestion1(){
  System.out.println("小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽");
  System.out.println("答案：" + answer1());
 }
 
 //試卷第二題
 public void testQuestion2(){
  System.out.println("全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛");
  System.out.println("答案：" + answer2());
 }
 
 //試卷第三題
 public void testQuestion3(){
  System.out.println("《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興");
  System.out.println("答案：" + answer3());
 }
 
 //這三個鉤子方法是給每個子類去實現(xiàn)，并返回答案的
 public abstract String answer1();
 public abstract String answer2();
 public abstract String answer3();
 
 //模板方法，考試的過程，定義基本的考試過程，子類回調(diào)
 public void exam(){
  testQuestion1();
  testQuestion2();
  testQuestion3();
 }
}

首先來看第一個學(xué)生的考試情況

public class TestPaperA extends TestPaper{

 @Override
 public String answer1() {
  return "A";
 }

 @Override
 public String answer2() {
  return "B";
 }

 @Override
 public String answer3() {
  return "D";
 }
 
}

其他學(xué)生的試卷可能答案不是一樣的，但是基本的答題過程就是一樣的，所以就不重復(fù)寫了，下面看下客戶端代碼。

public class ShowAnswer {

 public static void main(String[] args) {
  TestPaper testPaper = new TestPaperA();
  testPaper.exam();
 }

}

可以看待客戶端代碼也減輕了很多，這樣邏輯清晰，利于維護，優(yōu)勢很明顯，下面看下具體答題情況。

小龍女是楊過的什么親戚？() A.小姨媽 B.大姨媽 C.姑媽 D.舅媽
答案：A
全真教的首任掌門是誰？A.周伯通 B.歐陽鋒 C.王重陽 D.西門吹牛
答案：B
《天龍八部》中被封為南院大王的大俠是誰？A.段譽 B.喬峰 C.慕容復(fù) D.段智興
答案：D

3、模板方法模式的基本結(jié)構(gòu)

AbstractClass是一個抽象類，其實就是一個抽象模板，定義并實現(xiàn)了一個模板方法。這個模板方法一般是一個具體的實現(xiàn)，他給出了一些邏輯的骨架，而邏輯的組成在相應(yīng)的抽象類中，推遲到了子類實現(xiàn)。代碼如下

public abstract class AbstractClass {

 //一些抽象行為，可以理解為重復(fù)不變的方法，提取到抽象類
 public abstract void primitiveOperation1();
 public abstract void primitiveOperation2();
 
 //模板方法，給出了具體邏輯的骨架，而邏輯的組成是一些相應(yīng)的抽象操作，他們都推遲到子類實現(xiàn)
 public void templateMothed(){
  primitiveOperation1();
  primitiveOperation2();
 }
 
}

ConcreteClass，實現(xiàn)父類所定義的一個或多個抽象方法。每一個AbstractClass都可以有一個或者多個ConcreteClass與之對應(yīng)，而每一個ConcreteClass都可以給出這些抽象方法（也就是骨架的組成步驟）的不同實現(xiàn)，從而得到的實現(xiàn)都不同。

public class ConcreteClassA extends AbstractClass{

 @Override
 public void primitiveOperation1() {
  System.out.println("子類Ａ的操作１");
 }

 @Override
 public void primitiveOperation2() {
  System.out.println("子類Ａ的操作２");
 }

}

public class ConcreteClassB extends AbstractClass{

 @Override
 public void primitiveOperation1() {
  System.out.println("子類Ｂ的操作１");
 }

 @Override
 public void primitiveOperation2() {
  System.out.println("子類Ｂ的操作２");
 }

}

上面定義了兩個具體的實現(xiàn)，更多的實現(xiàn)其實都是一致的，這里就不多多說了。下面看下客戶端代碼

public class Show {

 public static void main(String[] args) {
  AbstractClass c;
  c = new ConcreteClassA();
  c.templateMothed();
  c = new ConcreteClassB();
  c.templateMothed();
 }
 
}

輸入如下

子類Ａ的操作１
子類Ａ的操作２
子類Ｂ的操作１
子類Ｂ的操作２

4、UML圖