Template Method模式

该模式是带有模板功能的模式,组成模板的方法被定义在父类中,由于这些方法是抽象方法,所以只查看父类的代码是无法知道这些方法最终会进行何种处理的,唯一能知道的就是父类是如何调用这些方法的。
实现上述这些抽象方法的是子类,只要在不同的子类中实现不同的具体处理,当父类的模板方法被调用时程序行为也会不同。但是不论子类的具体实现如何,处理的流程都会按照父类中所定义的那样进行。
简而言之,在父类定义处理流程的框架,在子类中实现具体处理的模式称为Template Method模式

示例

20210916002805

AbstractDisplay类

public abstract class AbstractDisplay { // 抽象类AbstractDisplay
    public abstract void open();        // 交给子类去实现的抽象方法(1) open
    public abstract void print();       // 交给子类去实现的抽象方法(2) print
    public abstract void close();       // 交给子类去实现的抽象方法(3) close
    public final void display() {       // 本抽象类中实现的display方法
        open();                         // 首先打开…
        for (int i = 0; i < 5; i++) {   // 循环调用5次print
            print();                    
        }
        close();                        // …最后关闭。这就是display方法所实现的功能
    }
}

CharDisplay类

public class CharDisplay extends AbstractDisplay {  // CharDisplay是AbstractDisplay的子类 
    private char ch;                                // 需要显示的字符
    public CharDisplay(char ch) {                   // 构造函数中接收的字符被
        this.ch = ch;                               // 保存在字段中
    }
    public void open() {                            // 在父类中是抽象方法,此处重写该方法  
        System.out.print("<<");                     // 显示开始字符"<<"
    }
    public void print() {                           // 同样地重写print方法。该方法会在display中被重复调用
        System.out.print(ch);                       // 显示保存在字段ch中的字符
    }
    public void close() {                           // 同样地重写close方法
        System.out.println(">>");                   // 显示结束字符">>"
    }
}

StringDisplay类

public class StringDisplay extends AbstractDisplay {    // StringDisplay也是AbstractDisplay的子类 
    private String string;                              // 需要显示的字符串
    private int width;                                  // 以字节为单位计算出的字符串长度
    public StringDisplay(String string) {               // 构造函数中接收的字符串被
        this.string = string;                           // 保存在字段中
        this.width = string.getBytes().length;          // 同时将字符串的字节长度也保存在字段中,以供后面使用 
    }
    public void open() {                                // 重写的open方法
        printLine();                                    // 调用该类的printLine方法画线
    }
    public void print() {                               // print方法
        System.out.println("|" + string + "|");         // 给保存在字段中的字符串前后分别加上"|"并显示出来 
    }
    public void close() {                               // close方法
        printLine();                                    // 与open方法一样,调用printLine方法画线
    }
    private void printLine() {                          // 被open和close方法调用。由于可见性是private,因此只能在本类中被调用 
        System.out.print("+");                          // 显示表示方框的角的"+"
        for (int i = 0; i < width; i++) {               // 显示width个"-"
            System.out.print("-");                      // 组成方框的边框
        }
        System.out.println("+");                        // /显示表示方框的角的"+"
    }
}

Main类

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractDisplay d1 = new CharDisplay('H');                  // 生成一个持有'H'的CharDisplay类的实例 
        AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");    // 生成一个持有"Hello, world."的StringDisplay类的实例 
        AbstractDisplay d3 = new StringDisplay("你好,世界。");     // 生成一个持有"你好,世界。"的StringDisplay类的实例 
        d1.display();                                               // 由于d1、d2和d3都是AbstractDisplay类的子类
        d2.display();                                               // 可以调用继承的display方法
        d3.display();                                               // 实际的程序行为取决于CharDisplay类和StringDisplay类的具体实现 
    }
}

运行结果

20210916155809

Template Method模式中的登场角色

20210916160738

AbstractClass(抽象类)

该角色不仅负责实现模板方法,还负责声明在模板方法中所使用到的抽象方法,这些抽象方法由子类ConcreteClass角色负责实现。在示例程序中,由AbstractDisplay类扮演此角色。

ConcreteClass类(具体类)

该角色负责具体实现AbstractClass角色中定义的抽象方法,这里实现的方法将会在AbstractClass角色的模板方法中被调用。在示例程序中,由CharDisplay类和StringDisplay类扮演此角色。

Template Method模式带来的好处

逻辑处理通用化

由于在父类的模板方法中编写了算法,因此无需在每个子类中再编写算法,当我们在模板方法中发现BUG时,只需修改模板方法即可解决问题。

父类与子类的一致性

在示例中,无论是CharDisplay的实例还是StringDisplay的实例,都是先保存在AbstractDisplay类型的变量中的,然后再来调用display方法的。这样一来,无论父类类型的变量中保存哪个子类的实例,程序都可以正常工作,这种原则称为里氏替换原则(LSP)

Q.E.D.


励志成为年薪百块工程师