设计模式之模板模式

1 概述

    模板模式(Template Patern)，是在一个方法中定义了一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法中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。

    模板就是一个方法，这个方法将算法定义成一组步骤，为了不被子类改变，这个方法通常被限制为final类型。另外还有一个钩子(hook)的概念，所谓的“钩子”就是默认不做事的方法，这个方法在抽象类中是不实现的或者为空，子类可以决定是否要覆盖它，自然，这个方法的调用是在“模板”方法中。

    当子类必须提供“模板”中某个方法的实现时，这个方法就在父类中定义为抽象方法；如果这个方法是可选的，或者对于子类的实现不重要的时候，就使用钩子来控制。使用钩子，可以让子类对模板方法中即将发生的步骤做出反应。

2 示例

    来个示例，其实网上很多例子了，做饭的例子、烧菜的例子、泡咖啡泡茶的例子，等等，都是为了说明模板模式的用法。在这里就不说那些例子了，自己写个玩完，纯粹练手。

    现在安卓手机应用非常多，但是都需要首先安装到手机上才能使用，在安装的时候，我们抽象一下，一般需要这么几个步骤：申请安装权限、创建相应目录、注册服务、选择是否开机启动等。我们以这个为例子，说明下模板模式的使用。

    首先是创建个抽象类，用于描述所有的安装步骤：

package org.scott.template;
/** 
 * @author Scott
 * @date 2013年12月25日 
 * @description
 */
public abstract class Setup {
    public final void setup(){
         getAuthority();
         createDir();
         registerService();
         
         if(isAutoStart()){
             autoStart();
         }
         
         printMsg();
    }
    
    public abstract void getAuthority();
    public abstract void createDir();
    public abstract void registerService();
    
    public boolean isAutoStart(){
        return false;
    };
    
    public void printMsg(){
        System.out.println("The app has set up over.");
    }
    
    private void autoStart(){
        System.out.println("The app will start automatically, has add it to the auto-start list.");
    }
}

    这里的setup方法是final类型的，就是我们上面说的"模板"方法，其中定义了各个算法，就是安装步骤，包括获取权限、创建目录、注册服务、是否开机启动等。是否开机启动这个就是钩子，由子类决定。

    下面是具体的一个实现，有道笔记的安装：

package org.scott.template;
/** 
 * @author Scott
 * @date 2013年12月25日 
 * @description
 */
public class YoudaoSetup extends Setup {

    @Override
    public void getAuthority() {
        System.out.println("Has got the set up authority.");
    }

    @Override
    public void createDir() {
        System.out.println("Create Youdao directory.");
    }

    @Override
    public void registerService() {
        System.out.println("Register the Youdao service.");
    }

    @Override
    public boolean isAutoStart() {
        return true;
    }

}

    这里的实现，我们覆写了isAutoStart方法，将其设置为true，将当前此软件加入开机自启列表中。钩子，可以在子类中覆写，也可以直接使用父类中的默认实现。下面的QQ安装，就是使用的默认实现：

package org.scott.template;
/** 
 * @author Scott
 * @date 2013年12月25日 
 * @description
 */
public class QQSetup extends Setup {

    @Override
    public void getAuthority() {
        System.out.println("Has got the set up authority.");
    }

    @Override
    public void createDir() {
        System.out.println("Create QQ directory.");
    }

    @Override
    public void registerService() {
        System.out.println("Register the QQ service.");
    }
}

     

   以上基本上就是抽象模板和具体模板的实现，模板方法实际上在子类中都没有修改，因为我们把它设置成了final型，子类所修改的就是模板方法中的一些具体的实现算法，比如不同的软件，它的安装目录、注册的服务都是不同，我们把这些都作为抽象方法，子类必须实现自己的特定方法。

    写个测试类：

package org.scott.template;
/** 
 * @author Scott
 * @date 2013年12月25日 
 * @description
 */
public class TemplateTest {

    public static void main(String[] args) {
        Setup qqSetup = new QQSetup();
        Setup youdaoSetup = new YoudaoSetup();
        
        qqSetup.setup();
        System.out.println("
---------------------------
");
        youdaoSetup.setup();
    }

}

    测试结果：

Has got the set up authority.
Create QQ directory.
Register the QQ service.
The app has set up over.

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

Has got the set up authority.
Create Youdao directory.
Register the Youdao service.
The app will start automatically, has add it to the auto-start list.
The app has set up over.

3 小结

    通过上面的例子，我们可以看到，使用模板方式时，有两个角色：

(1)抽象模板角色：定义了一个或多个抽象操作，以便让子类实现，这些抽象操作称为基本操作。

(2)具体模板角色：实现父类所定义的一个或多个抽象方法。

    模板模式主要实现了代码复用，符合开放-封闭原则，因为引入了一个抽象类，所以如果具体实现过多的话，类之间的关系是复杂点。