设计模式-从你的日常理解模板方法

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前言

模板方法可以认为是23种设计模式中最简单的一种了，并且生活中能找到很多的场景。模板方法虽然简单但是有些细节我们还是不能忽视的。

定义

模板方法是一种行为类设计模式。
模板方法是一个定义在父类的方法，在模板方法中会调用多个定义在父类的其他方法，而这些方法有可能只是抽象方法并没有实现。
模板方法仅决定这些抽象方法的执行顺序，这些抽象方法的实现由子类负责，并且子类不允许重写模板方法。

应用场景

多个子类有公共的方法，并且逻辑相同。
重要，复杂的算法，可以把核心算法设计为模板方法。

优点

封装不变部分，扩展可变部分。
提取公共部分代码，便于维护。
行为由父类控制，子类实现。

把认为是不变部分的算法封装到父类的实现，而可变部分的则可以通过继承来继续扩展。基本方法是由子类实现的。因此子类可以通过扩展的方式增加相应功能，符合开闭原则。

缺点

对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象。
父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。

UML模型

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实例代码

场景：我相信每个人每天起床都会经历: 起床 -> 刷牙 -> 吃早餐 -> 上班这样几个过程，但是每个人的过程又是不一样的。

基础的日常类

public abstract class BaseDaily {

    /**
     * 起床
     */
    protected abstract void getUp();

    /**
     * 刷牙
     */
    protected abstract void brushTeeth();

    /**
     * 吃早餐
     */
    protected abstract void eatBreakfast();

    /**
     * 去上班
     */
    protected abstract void goForWork();

    /**
     * 开始美好的一天
     */
     final void start(){
        getUp();
        brushTeeth();
        eatBreakfast();
        goForWork();
    }
}

Andy的日常

public class AndyDaily extends BaseDaily {

    @Override
    protected void getUp() {
        System.out.println("andy起床了");
    }

    @Override
    protected void brushTeeth() {
        System.out.println("andy用米家牙刷刷牙");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("andy的早餐是油条加豆浆");
    }

    @Override
    protected void goForWork() {
        System.out.println("andy走路去上班");
    }

}

Bob的日常

public class BobDaily extends BaseDaily {

    @Override
    protected void getUp() {
        System.out.println("bob起床了");
    }

    @Override
    protected void brushTeeth() {
        System.out.println("bob用飞利浦牙刷刷牙");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("bob的早餐是肠粉");
    }

    @Override
    protected void goForWork() {
        System.out.println("bob坐地铁去上班");
    }

}

Jack的日常

public class JackDaily extends BaseDaily {

    @Override
    protected void getUp() {
        System.out.println("jack起床了");
    }

    @Override
    protected void brushTeeth() {
        System.out.println("jack用网易牙刷刷牙");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("jack的早餐是拌粉");
    }

    @Override
    protected void goForWork() {
        System.out.println("jack开车去上班");
    }

}

测试

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        BaseDaily andyDaily = new AndyDaily();
        andyDaily.start();

        System.out.println("====================");

        BaseDaily jackDaily = new JackDaily();
        jackDaily.start();

        System.out.println("====================");

        BaseDaily bobDaily = new BobDaily();
        bobDaily.start();
        
    }
}

运行结果

andy起床了
andy用米家牙刷刷牙
andy的早餐是油条加豆浆
andy走路去上班

====================

jack起床了
jack用网易牙刷刷牙
jack的早餐是拌粉
jack开车去上班

====================

bob起床了
bob用飞利浦牙刷刷牙
bob的早餐是肠粉
bob坐地铁去上班

模板方法扩展

场景：我相信每个人每天起床都会经历: 起床 -> 刷牙 -> 吃早餐 -> 上班这样几个步骤，但是每个人又是不一样的。但是可能有人，起床晚了，就没时间吃早餐了。那这个时候我们该咋办呢？

解决方案如下

修改 BaseDaily 添加一个是否有时间吃早餐的方法，让自身判断有没有时间吃早餐。同时子类需要增加相应的实现。

BaseDaily

public abstract class BaseDaily {

    /**
     * 起床
     */
    protected abstract void getUp();

    /**
     * 刷牙
     */
    protected abstract void brushTeeth();

    /**
     * 吃早餐
     */
    protected abstract void eatBreakfast();

    /**
     * 去上班
     */
    protected abstract void goForWork();

    /**
     * 是否有时间吃早餐
     * @return 返回 true 或者 false
     */
    protected abstract boolean isHaveTimeEatBreakfast();

    /**
     * 开始美好的一天
     */
     final void start(){
        getUp();
        brushTeeth();
        if(isHaveTimeEatBreakfast()){
            eatBreakfast();
        }
        goForWork();
    }
}

Andy日常

public class AndyDaily extends BaseDaily {

    @Override
    protected void getUp() {
        System.out.println("andy起床了");
    }

    @Override
    protected void brushTeeth() {
        System.out.println("andy用米家牙刷刷牙");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("andy的早餐是油条加豆浆");
    }

    @Override
    protected void goForWork() {
        System.out.println("andy走路去上班");
    }

    @Override
    protected boolean isHaveTimeEatBreakfast() {
        return false;
    }

}

Bob日常

public class BobDaily extends BaseDaily {

    @Override
    protected void getUp() {
        System.out.println("bob起床了");
    }

    @Override
    protected void brushTeeth() {
        System.out.println("bob用飞利浦牙刷刷牙");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("bob的早餐是肠粉");
    }

    @Override
    protected void goForWork() {
        System.out.println("bob坐地铁去上班");
    }

    @Override
    protected boolean isHaveTimeEatBreakfast() {
        return true;
    }

}

Jack日常

public class JackDaily extends BaseDaily {

    @Override
    protected void getUp() {
        System.out.println("jack起床了");
    }

    @Override
    protected void brushTeeth() {
        System.out.println("jack用网易牙刷刷牙");
    }

    @Override
    protected void eatBreakfast() {
        System.out.println("jack的早餐是拌粉");
    }

    @Override
    protected void goForWork() {
        System.out.println("jack开车去上班");
    }

    @Override
    protected boolean isHaveTimeEatBreakfast() {
        return true;
    }

}

测试

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        BaseDaily andyDaily = new AndyDaily();
        andyDaily.start();

        System.out.println("====================");

        BaseDaily jackDaily = new JackDaily();
        jackDaily.start();

        System.out.println("====================");

        BaseDaily bobDaily = new BobDaily();
        bobDaily.start();

    }
}

运行结果如下: 由于andy起床太晚就没有时间吃早餐了。

andy起床了
andy用米家牙刷刷牙
andy走路去上班

====================

jack起床了
jack用网易牙刷刷牙
jack的早餐是拌粉
jack开车去上班

====================

bob起床了
bob用飞利浦牙刷刷牙
bob的早餐是肠粉
bob坐地铁去上班

钩子方法

在我们的抽象类中isHaveTimeEatBreakfast()的返回值就是影响了模板方法的执行结果，该方法就叫做钩子方法（HookMethod）。

需要注意的点

为了子类防止恶意的操作，一般模板方法都加上final关键字，不允许被重写。
抽象模板中的基本方法尽量设计为protected类型，符合迪米特法则，不需要暴露的属性或方法尽量不要设置为protected类型。实现类若非必要，尽量不要扩大父类中的访问权限。

参考书籍

设计模式之禅道第二版

结尾

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我是不一样的科技宅，每天进步一点点，体验不一样的生活。我们下期见！