java模板设计模式

1、概述

    模板设计模式定义：定义一个操作中的算法骨架，将步骤延迟到子类中。

    模板设计模式是一种行为设计模式，一般是准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法或者具体的构造函数实现，然后声明一些抽象方法，这样可以强制子类实现剩余的逻辑。不同的子类以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。这就是模板设计模式能达成的功能。

    适用于一些复杂操作进行步骤分割、抽取公共部分由抽象父类实现、将不同的部分在父类中定义抽象实现、而将具体实现过程由子类完成。对于整体步骤很固定，但是某些部分易变，可以将易变的部分抽取出来，供子类实现。

    角色：

        抽象类：实现模板方法、定义算法骨架

        具体类：实现抽象类中的抽象方法，完成特定的算法

---

2、代码示例

    我们举一个比较常见的例子：将一个物品装进冰箱。为了达到这个目的我们一般有如下几步：

        a:打开冰箱门

        b:将物品装进冰箱

        c:关上冰箱门

    上面的这三步其实就是“将一个物品装进冰箱”这个算法的骨架。在这个算法中，物品这个字眼很重要，它是抽象的，而不是具体的，对于每个不同的物品，装入的时候行为可能不同，这一点非常重要。比如：

        a:将一块猪肉放进冰箱--->一块猪肉这么小，直接放进去

        b:将一头大象放进冰箱--->一头大象这么大，切碎放进去

    上面只是不恰当的举个例子，只是为了说明：针对与不同物品，放入冰箱的动作（行为）不同。

    特别注意：上面物品虽是抽象的，但是我最终想表达的是“将物品装进冰箱”这个行为是抽象的。

package com.yefengyu.pattern.template;

public abstract class AbstractClass
{
    public final void execute()
    {
        open();
        put();
        close();
    }

    private void open()
    {
        System.out.println("打开冰箱");
    }

    private void close()
    {
        System.out.println("关闭冰箱");
    }

    protected abstract void put();
}

 

    上面的AbstractClass类中的execute方法就是一个算法骨架，它定义了复杂操作的许多步骤，其中需要注意：

    （1）AbstractClass是抽象类，因为子类需要继承某些抽象方法

    （2）execute是算法骨架，让外部调用，所以必须是public，但是又不想让子类进行重写，因此使用final关键字，如果重写则导致整个流程混乱。

    （3）open和close方法是固定的步骤，定义为私有，不让子类修改。

    （4）put方法是protected 的，保证子类可以重写，但是其它类无法看到，又是abstract 则子类必须重写。因为父类AbstractClass无法得知具体的物品该如何放入冰箱，只有靠子类去实现了。

    下面来实现两个子类。

package com.yefengyu.pattern.template;

public class Pork extends AbstractClass
{
    @Override
    protected void put()
    {
        System.out.println("将一块猪肉装进冰箱：直接装啊");
    }
}

package com.yefengyu.pattern.template;

public class Elephant extends AbstractClass
{
    @Override
    protected void put()
    {
        System.out.println("将大象装入冰箱：你必须剁碎再装入");
    }
}

    这两个子类虽然在put中都只打印了一句话，但是我们可以想象这里的操作十分复杂，并且流程大不一样。下面我们来实现客户端代码。

package com.yefengyu.pattern.template;

public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        AbstractClass abstractClass = new Pork();
        abstractClass.execute();

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

        abstractClass = new Elephant();
        abstractClass.execute();
    }
}

    运行结果如下

    通过上面的例子，我么可以看出：不同的实现类，重写的抽象方法的逻辑不同，导致算法执行的结果也不相同，但是算法骨架是没有改变的。

---

3、案例剖析

    大家应该使用Thread类，在学习的时候，一定都注意到这个问题，我们重写了run方法，但是线程启动的时候，为什么使用start方法？

package com.yefengyu.pattern.template;

public class MyThread
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Thread thread = new Thread(){
            @Override
            public void run()
            {
                System.out.println("###");
            }
        };
        
        thread.start();
    }
}

    其实Thread类也使用了模板设计模式，只是有些地方有些差异。

    总结：

    start方法就是算法骨架的入口，它定义算法的骨架；start0()方法是本地方法，该方法最终还是调用了Thread的run方法，具体细节不做介绍。那么我们可以简单的认为start0()就是run方法，那么这就和模板设计模式非常相似：

    start方法：算法框架入口和骨架，和上面的AbstractClass的execute方法对应。

    start0方法：可以看作run方法，虽然run方法不是抽象方法，但是也可以复写，并且一般必须复写，不然线程没啥业务，有啥意义呢？

    Thread线程的使用start启动，做了很多其它的事情，也在某个地方调用了run方法，它是线程完整执行的入口，就和上面的AbstractClass的execute方法一样；如果线程调用run方法启动，只是和普通方法调用一样，无法真正启动一个线程。