模板方法模式，从网站登录开始说起

现在的互联网上，想必每个网站都有登录功能，拿我们技术人员常逛的技术网站CSDN、掘金、博客园等为例，它们都有登录功能，而且它们的登录流程都差不多，如果我们把这些网站的登录流程用代码模拟出来，该怎么弄呢？

在模拟流程之前，先来分析这个登录流程，其实不管哪个网站，登录流程都是以下四步：

• 1、跳转到登录页面
• 2、输入用户名和密码
• 3、点击登录按钮
• 4、跳转到首页

我们就照着这个流程来用代码来模拟网站登录的过程，我们以 CSDN、掘金为例。

模拟 CSDN 登录

/**
 * 模拟csdn登录
 */
public class CsdnLogin {
    //　第一步：获取登录页面
    public void getLoginPage(){
        System.out.println("跳转到csdn登录页面...");
    }
    //　第二步：设置用户名密码
    public void setUserAndPass(){
        System.out.println("设置好了csdn的用户名和密码...");
    }
    //　第三步：点击登录
    public void clickLogin(){
        System.out.println("点击了csdn的登录按钮...");
    }
    // 进入主页
    public void home(){
        System.out.println("欢迎来到CSDN社区...");
    }
}

模拟掘金登录

/**
 * 模拟掘金登录
 */
public class JuejinLogin {
    //　第一步：获取登录页面
    public void getLoginPage(){
        System.out.println("跳转到掘金登录页面...");
    }
    //　第二步：设置用户名密码
    public void setUserAndPass(){
        System.out.println("设置好了掘金的用户名和密码...");
    }
    //　第三步：点击登录
    public void clickLogin(){
        System.out.println("点击了掘金的登录按钮...");
    }
    // 进入主页
    public void home(){
        System.out.println("欢迎来到掘金社区...");
    }
}

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("--------模拟登录到csdn--------");
        System.out.println("");
        CsdnLogin csdn = new CsdnLogin();
        csdn.getLoginPage();
        csdn.setUserAndPass();
        csdn.clickLogin();
        csdn.home();
        System.out.println("");

        System.out.println("--------模拟登录到掘金--------");
        System.out.println("");
        JuejinLogin juejin = new JuejinLogin();
        juejin.getLoginPage();
        juejin.setUserAndPass();
        juejin.clickLogin();
        juejin.home();
    }
}

测试结果

从测试结果来看，我们的设计和实现都没有一点问题，在这里CSDN、掘金都有自己的控制流程，那如果我一不小心把juejin.clickLogin();写到了juejin.setUserAndPass();的前面，那我的登录岂不是失败了？仔细想想，CSDN、掘金登录流程都是一样的，那我们能不能把这个流程固定到一个方法中，让它变成一个不可变的标准流程呢？也许这是可行的，我们使用一种新的设计模式，叫做模板方法模式。先一起来简单了解一下模板方法模式。

模板方法模式的定义

在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，模板方法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。

模板方法模式的通用类图

模板方法模式相对其他模式来说比较简单，模板方法模式就涉及到两个角色：

• AbstractClass：抽象类
• ConcreteClass：具体的实现类

我们用模板方法模式来重新设计我们的模拟登录过程， 我们按照AbstractClass的规则来实现模拟登录的模板抽象类LoginTemplate，LoginTemplate类的具体设计如下：

/**
 * 模板方法模式－抽象类
 */
public abstract class LoginTemplate {

     abstract void getLoginPage();

     abstract void setUserAndPass();

     abstract void clickLogin();

     abstract void home();

    /**
     * 在模板中定义了一个运行方法
     * 这个方法会按照我么需要的顺序去执行
     */
    public final void login(){
        getLoginPage();
        setUserAndPass();
        clickLogin();
        home();
        System.out.println("");
    }
}

我们将登录涉及到的四个方法抽到到这个中，并且定义了一个模板方法login(),模板方法中的定义好了执行的顺序，需要特别注意的地方是模板方法使用了final修饰，这样做的目的是防止子类重写改变执行的顺序。

ConcreteClass类是具体的实现，我们需要定义两个ConcreteClass类，Csdn、JueJin类是我们的具体实现，这两个类的具体实现跟上面的逻辑跟我们最开始设计的差不多，Csdn、JueJin类的具体实现如下：

public class Csdn extends LoginTemplate {
    @Override
    public void getLoginPage() {
        System.out.println("跳转到csdn登录页面...");
    }

    @Override
    public void setUserAndPass() {
        System.out.println("设置好了csdn的用户名和密码...");
    }

    @Override
    public void clickLogin() {
        System.out.println("点击了csdn的登录按钮...");
    }

    @Override
    public void home() {
        System.out.println("欢迎来到CSDN社区...");
    }
}

public class JueJin extends LoginTemplate {
    @Override
    public void getLoginPage() {
        System.out.println("跳转到掘金登录页面...");
    }

    @Override
    public void setUserAndPass() {
        System.out.println("设置好了掘金的用户名和密码...");
    }

    @Override
    public void clickLogin() {
        System.out.println("点击了掘金的登录按钮...");
    }

    @Override
    public void home() {
        System.out.println("欢迎来到掘金社区...");
    }
}

重新编写我们的测试类App，测试类的具体代码如下：

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 模拟csdn登录
        LoginTemplate csdn = new Csdn();
        // 调用模板方法
        csdn.login();
        
        // 模拟掘金登录
        LoginTemplate juejin = new JueJin();
        juejin.login();
    }
}

测试结果：

使用模板方法模式之后，给我们模拟登录带来了哪些好处？我总结了一下，使用模板方法模式带来了如下好处：

• LoginTemplate类主导一切，它有一个保护login()方法控制着整个登录流程
• 控制顺序方法只存在一个地方，如果需要修改的话，比较方便，如果需要添加在登录前进行机器人验证，我们只需要在clickLogin()添加一个verify()方法，然后子类做具体实现就好，保证了这个流程不会出错。
• 子类只需要专注于实现就好，子类不需要管执行流程

从我们的网站登录案例中，可以看出模板方法模式确实给我们带来了不少的好处，一起来总结一下模板方法模式的优缺点吧。

模板方法模式的优点

• 封装不可变部分，扩展可变部分
• 提取公共代码，便于维护
• 行为由父类控制，子类实现

模板方法模式的缺点

• 对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象
• 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度

最后多少一句，JDK 中的Collections.sort()方法就是用模板方法来排序的，有兴趣的可以去深入了解一下。

最后

打个小广告，欢迎扫码关注微信公众号：「平头哥的技术博文」，一起进步吧。