Java设计模式之（十三）——模板方法模式

1、什么是模板模式？

Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring some steps to subclasses. Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm’s structure.

模板方法模式（Template Method Pattern）：定义一个操作中的算法的框架， 而将一些步骤延迟到子类中。 使得子类可以不改
变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

说人话：父类模板方法定义不变的流程，子类重写流程中的方法。

2、模板模式定义

①、AbstractClass 抽象模板

一、基本方法

上面的 baseOperation() 或者 customOperation() 方法，也叫基本操作，是由子类实现的方法，并且在模板方法中被调用。

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权限。

二、模板方法

上面的 templateMethod() 方法，可以有一个或者几个，实现对基本方法的调度，完成固定的逻辑。

为了防止恶意操作，通常模板方法都加上 final 关键字，不允许覆写。

②、ConcreteClass 具体模板

实现父类定义的一个或多个抽象方法，也就是父类定义的基本方法在子类中得以实现。

3、模板模式通用代码

public abstract class AbstractClass {
    // 共同的且繁琐的操作
    private void baseOperation() {
        // do something
    }

    // 由子类定制的操作
    protected abstract void customOperation();

    // 模板方法定义的框架
    public final void templateMethod() {
        /**
         * 调用基本方法，完成固定逻辑
         */
        baseOperation();
        customOperation();
    }

}

public class ConcreteClass1 extends AbstractClass{

    @Override
    protected void customOperation() {
        // 具体模板1 业务逻辑
        System.out.println("具体模板1：customOperation()");
    }
}

public class ConcreteClass2 extends AbstractClass{
    @Override
    protected void customOperation() {
        // 具体模板2 业务逻辑
        System.out.println("具体模板2：customOperation()");
    }
}

测试：

public class TemplateClient {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass abstractClass1 = new ConcreteClass1();
        AbstractClass abstractClass2 = new ConcreteClass2();
        applyTemplate(abstractClass1);
        applyTemplate(abstractClass2);
    }

    public static void applyTemplate(AbstractClass abstractClass){
        abstractClass.templateMethod();
    }
}

4、模板模式优点

①、封装不变部分， 扩展可变部分

把认为是不变部分的算法封装到父类实现， 而可变部分的则可以通过继承来继续扩展。

②、提取公共部分代码， 便于维护

③、行为由父类控制， 子类实现

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的功能， 符合开闭原则。

5、模板模式缺点

①、子类执行的结果影响了父类的结果，这和我们平时设计习惯颠倒了，在复杂项目中，会带来阅读上的难度。

②、可能引起子类泛滥和为了继承而继承的问题

6、回调

为了解决模板模式的缺点，我们可以利用回调函数代替子类继承。

public interface Callback {
    void customOperation();
}

public class SubCallback implements Callback{
    @Override
    public void customOperation() {
        System.out.println("SubCallback customOperation");
    }
}

/**
 * 模板类
 * 声明为 final，无法被继承
 */
public final class Template {
    private void baseOperation(){
        System.out.println("模板类公共操作");
    }

    public void templateMethod(Callback callback){
        baseOperation();
        callback.customOperation();
    }
}

测试：

public class TemplateClient {
    public static void main(String[] args) {
        Template template = new Template();
        applyTemplate(template);
    }

    public static void applyTemplate(Template template){
        Callback callback = new SubCallback();
        template.templateMethod(callback);
    }
}

Template是一个稳定的final类，无法被继承，不存在子类行为影响父类结果的问题，而Callback是一个接口，为了继承而继承的问题消失了。