模板模式、命令模式

模板模式、命令模式

模板模式

一、豆浆制作问题

编写制作豆浆的程序，说明如下:

1)制作豆浆的流程 选材—;添加配料—;浸泡—;放到豆浆机打碎
2)通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
3)选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的
4)请使用模板方法模式完成(说明：因为模板方法模式，比较简单，很容易就想到这个方案，因此就直接使用， 不再使用传统的方案来引出模板方法模式 )

二、模板方法模式基本介绍

基本介绍

1)模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)，

在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。

2)简单说，模板方法模式 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，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤

3)这种类型的设计模式属于行为型模式。

三、模板方法模式原理类图

1、 模板方法模式的原理类图

**对原理类图的说明-即(模板方法模式的角色及职责)**AbstractClass 抽象类： **类中实现了模板方法(template)，定义了`算法的骨架`，具体子类需要去实现 其它的抽象方法 operationr2,3,4** ConcreteClass 实现抽象方法 operationr2,3,4, 以完成算法中特点子类的步骤 ## 四、模板方法模式解决豆浆制作问题

1)应用实例要求

编写制作豆浆的程序，说明如下:

制作豆浆的流程 选材—;添加配料(每个种类的配料材料不一样)—;浸泡—;放到豆浆机打碎通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆

选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的(红豆、花生豆浆…)

2)思路分析和图解(类图)

3)代码实现

主函数

public class Client {<!-- -->
    public static void main(String[] args) {<!-- -->
        //制作红豆豆浆
        System.out.println("----制作红豆豆浆----");
        SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk(); 
        redBeanSoyaMilk.make();

        System.out.println("---- 制 作 花 生 豆 浆 ----"); 
        SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk(); 
        peanutSoyaMilk.make();
    }
}

PeanutSoyaMilk

public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {<!-- -->
    @Override
    void addCondiments() {<!-- -->
        System.out.println(" 加入上好的花生 ");
    }
}

RedBeanSoyaMilk

public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {<!-- -->
    @Override
    void addCondiments() {<!-- -->
        System.out.println(" 加入上好的红豆 ");
    }
}

SoyaMilk抽象类

//抽象类，表示豆浆
public abstract class SoyaMilk {<!-- -->
    //模板方法, make , 
    //模板方法可以做成 final , 不让子类去覆盖重写
    final void make() {<!-- -->
        select(); 
        addCondiments(); 
        soak();
        beat();
    }
    
    //选材料
    void select() {<!-- -->
        System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆	");
    }
    
    //添加不同的配料， 抽象方法,  子类具体实现
    abstract void addCondiments();
    
    //浸泡
    void soak() {<!-- -->
        System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时 ");
    }

    void beat() {<!-- -->
        System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎	");
    }
}

五、模板方法模式的钩子方法

在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。
2)还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造
代码

//抽象类，表示豆浆
public abstract class SoyaMilk {<!-- -->
    //模板方法, make
    //模板方法可以做成 final , 不让子类去覆盖. 
    final void make() {<!-- -->
        select(); 
        if(customerWantCondiments()) {<!-- -->
            addCondiments();
        }
        soak();
        beat();
    }
    //选材料
    void select() {<!-- -->
        System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆	");
    }
    //添加不同的配料， 抽象方法,  子类具体实现
    abstract void addCondiments();

    //浸泡
    void soak() {<!-- -->
        System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时 ");
    }

    void beat() {<!-- -->
        System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎	");
    }

    //钩子方法，决定是否需要添加配料 
    boolean customerWantCondiments() {<!-- -->
        return true;
    }
}

六、模板方法模式的注意事项和细节

1)基本思想：
算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改
2)实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
3)既统一了算法，也提供了很大的灵活性。
父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。
4)该模式的不足之处：
每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大
5)一般模板方法都加上final 关键字， 防止子类重写模板方法.
6)模板方法模式使用场景：
当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤** ，这一系列的步骤基本相同，但其个别步骤在实现时 可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理**

命令模式

一、智能生活项目需求

看一个具体的需求

1)我们买了一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装 app 就可以控制对这些家电工作。

2)这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个 App，分别控制，我们希望只要一个 app

就可以控制全部智能家电。

3)要实现一个 app 控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给 app 调用，这时 就可以考虑使用命令模式。

4)命令模式可将 “动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来.

5)在我们的例子中，动作的请求者是手机 app，动作的执行者是每个厂商的一个家电产品

二、命令模式基本介绍

1)命令模式（Command Pattern）：

在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计

2)命名模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦。

3)在命名模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作。

4)通俗易懂的理解：

将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军（命令发布者）、士兵（命令的具体执行者）、命令(连接将军和士兵)。Invoker 是调用者（将军），Receiver 是被调用者（士兵），MyCommand 是命令，实现了 Command 接口，持有接收对象

三、 命令模式的原理类图

**对原理类图的说明-即(命名模式的角色及职责)** 1)Invoker 是调用者角色

2)Command: 是命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类

3)Receiver: 接受者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作

4)ConcreteCommand: 将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现 execute

四、命令模式解决智能生活项目

应用实例要求
1)编写程序，使用命令模式 完成前面的智能家电项目

2)思路分析和图解

3)代码实现

主函数

public class Client {<!-- -->
    public static void main(String[] args) {<!-- -->
        //使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
        //创建电灯的对象(接受者)
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();

        //创建电灯相关的开关命令
        LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);

        //需要一个遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController();

        //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
        remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
        System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------"); remoteController.onButtonWasPushed(0); 
        System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------"); remoteController.offButtonWasPushed(0); 
        System.out.println("--------按下撤销按钮-----------"); remoteController.undoButtonWasPushed();

        System.out.println("=========使用遥控器操作电视机=========="); 
        TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();

        TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver); 
        TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);

        //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1  是电视机的开和关的操作
        remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);

        System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
        remoteController.onButtonWasPushed(1); 
        System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------"); remoteController.offButtonWasPushed(1); 
        System.out.println("-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------"); 
        remoteController.undoButtonWasPushed();
    }
}

Command

//创建命令接口
public interface Command {<!-- -->
    //执行动作(操作) 
    public void execute();
    //撤销动作(操作) 
    public void undo();
}

LightOffCommand

public class LightOffCommand implements Command {<!-- -->
    // 聚合关系 
    LightReceiver light;
    
    // 构造器
    public LightOffCommand(LightReceiver light) {<!-- --> 
        super();
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {<!-- -->
        // 调用接收者的方法
        light.off();
    }

    @Override
    public void undo() {<!-- -->
        // 调用接收者的方法
        light.on();
    }
}

LightOnCommand

public class LightOnCommand implements Command {<!-- -->    //聚合关系     LightReceiver light;    //构造器    public LightOnCommand(LightReceiver light) {<!-- -->         super();        this.light = light;    }    @Override    public void execute() {<!-- -->        //调用接收者的方法         light.on();    }    @Override    public void undo() {<!-- -->        //调用接收者的方法        light.off();    }}

LightReceiver

public class LightReceiver {<!-- -->    public void on() {<!-- -->        System.out.println(" 电灯打开了.. ");    }    public void off() {<!-- -->        System.out.println(" 电灯关闭了.. ");    }}

NoCommand

/***	没有任何命令，即空执行: 用于初始化每个按钮, 当调用空命令时，对象什么都不做*	其实，这样是一种设计模式, 可以省掉对空判断*	@author Administrator**/public class NoCommand implements Command {<!-- -->    @Override    public void execute() {<!-- -->    }    @Override    public void undo() {<!-- -->    }}

RemoteController

public class RemoteController {<!-- -->    // 开 按钮的命令数组    Command[] onCommands;     Command[] offCommands;    // 执行撤销的命令    Command undoCommand;    // 构造器，完成对按钮初始化    public RemoteController() {<!-- -->        onCommands = new Command[5];         offCommands = new Command[5];        for (int i = 0; i ; 5; i++) {<!-- -->            //对5个开按钮，5个关按钮，进行 空操作 初始化            onCommands[i] = new NoCommand();             offCommands[i] = new NoCommand();        }    }    // 给我们的按钮设置你需要的命令    //int no：第几组    public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {<!-- -->         onCommands[no] = onCommand;        offCommands[no] = offCommand;    }    // 按下开按钮    public void onButtonWasPushed(int no) {<!-- --> // no 0        // 找到你按下的开的按钮， 并调用对应方法        onCommands[no].execute();        // 记录这次的操作，用于撤销        undoCommand = onCommands[no];    }    // 按下关按钮    public void offButtonWasPushed(int no) {<!-- --> // no 0        // 找到你按下的关的按钮， 并调用对应方法        offCommands[no].execute();        // 记录这次的操作，用于撤销        undoCommand = offCommands[no];    }    // 按下撤销按钮    public void undoButtonWasPushed() {<!-- -->         undoCommand.undo();    }}

TVOffCommand

public class TVOffCommand implements Command {<!-- -->    // 聚 合 TVReceiver    TVReceiver tv;    // 构造器    public TVOffCommand(TVReceiver tv) {<!-- -->         super();        this.tv = tv;    }    @Override    public void execute() {<!-- -->        // 调用接收者的方法        tv.off();    }    @Override    public void undo() {<!-- -->        // 调用接收者的方法        tv.on();    }}

TVOnCommand

public class TVOnCommand implements Command {<!-- -->    // 聚 合     TVReceiver tv;    // 构造器    public TVOnCommand(TVReceiver tv) {<!-- -->         super();        this.tv = tv;    }    @Override    public void execute() {<!-- -->        // 调用接收者的方法        tv.on();    }    @Override    public void undo() {<!-- -->        // 调用接收者的方法        tv.off();    }}

TVReceiver

public class TVReceiver {<!-- -->    public void on() {<!-- -->        System.out.println(" 电视机打开了.. ");    }    public void off() {<!-- -->        System.out.println(" 电视机关闭了.. ");    }}

五、命令模式的注意事项和细节

1)将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的 execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说：”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。
2)容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令
3)容易实现对请求的撤销和重做
4)命令模式不足：
可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意
5)空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
6)命令模式经典的应用场景：
界面的一个按钮都是一条命令、模拟 CMD（DOS 命令）订单的撤销/恢复、触发- 反馈机制