设计模式之模板方法

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模板方法

定义

模板方法模式在一个方法中定义一个算法骨架，并将某些步骤推迟到子类中实现。模板方法模式可以让子类在不改变算法整体结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

(引用GoF 设计模式)

模板方法模型 是一种行为设计模型。 模板方法 是一个定义在父类别的方法，在 模板方法 中会呼叫多个定义在父类别的其他方法，而这些方法有可能只是抽象方法并没有实作， 模板方法 仅决定这些抽象方法的执行顺序，这些抽象方法的实作由子类别负责，并且子类别不允许覆写模板方法。

(引用维基百科)

类图

实现

1. 定义抽象类

    package template;
    
    /**
     * 抽象类: 作为基类，其子类必须实现抽象方法
     */
    public abstract class CaffeineBeverage {
        /**
         * 整个流程处理
         * 声明为final以免子类改变这个算法的顺序
         */
        final void prepareRecipe() {
            // 把水煮沸
            boilWater();
            // 用热水泡咖啡或茶
            brew();
            // 把饮料倒进杯子
            pourInCup();
            // 在饮料内加入适当的调料
            addCondiments();
        }
    
        abstract void brew();
        abstract void addCondiments();
    
        void boilWater() {
            System.out.println("boil water. Both.");
        }
    
        void pourInCup() {
            System.out.println("pour in cup. Both");
        }
    
    }

2. 定义实现类

    public class Coffee extends CaffeineBeverage{
    
        @Override
        void brew() {
            System.out.println("Coffee brew.");
        }
    
        @Override
        void addCondiments() {
            System.out.println("Coffee add sugar and milk.");
        }
    }

    public class Tea extends CaffeineBeverage {
        @Override
        void brew() {
            System.out.println("Tea brew.");
        }
    
        @Override
        void addCondiments() {
            System.out.println("Tea add lemon.");
        }
    }

回调

代码

1. 定义回调接口

    public interface ICallback {
        void methodToCallback();
    }

2.定义B类(接收回调函数者)

    public class BClass {
        public void process(ICallback callback) {
            callback.methodToCallback();
        }
    }

3.定义A类(传递回调函数者)

    /**
     * 1.回调跟模板模式一样，也具有复用和扩展的功能.
     * 2.回调分为同步回调、异步回调(延迟回调)。
     *   同步回调指在函数返回之前执行回调函数、异步回调指的是在函数返回之后执行回调函数。
     * 3.从应用场景看，同步模式看起来更像模式模式，异步回调看起来更像观察者模式。
     */
    public class AClass {
        public static void main(String[] args) {
            BClass b = new BClass();
            b.process(new ICallback() {
                @Override
                public void methodToCallback() {
                    System.out.println("method call back.");
                }
            });
        }
    }

回调小结

1. 回调跟模板模式一样，也具有复用和扩展的功能。A类可以根据实际情况自定义实现回调方法。有具大的操作空间。

2. 相对于普通的函数调用来说，回调是一种双向调用关系。A类事先注册某个函数F到B类，A类在调用B类的P函数的时候，B类反过来调用A类注册给它的F函数。即A调用B，B返过来调用A。

3. 应用举例:

   1. JdbcTemplate
   2. addShundownHook()

4. 模块模式VS回调

   从应用场景上来看，同步回调跟模板模式几乎一致。它们都是在一个大的算法骨架中，自由替换其中的某个步骤，起到代码复用和扩展的目的。而异步回调跟模板模式有较大差别，更像是观察者模式。

   从代码实现上来看，回调和模板模式完全不同。回调基于组合关系来实现，把一个对象传递给另一个对象，是一种对象之间的关系；模板模式基于继承关系来实现，子类重写父类的抽象方法，是一种类之间的关系。

   组合优于继承。实际上，这里也不例外。在代码实现上，回调相对于模板模式会更加灵活，主要体现在下面几点。

   1. 像 Java 这种只支持单继承的语言，基于模板模式编写的子类，已经继承了一个父类，不再具有继承的能力。
   2. 回调可以使用匿名类来创建回调对象，可以不用事先定义类；而模板模式针对不同的实现都要定义不同的子类。
   3. 如果某个类中定义了多个模板方法，每个方法都有对应的抽象方法，那即便我们只用到其中的一个模板方法，子类也必须实现所有的抽象方法。而回调就更加灵活，我们只需要往用到的模板方法中注入回调对象即可。

总结

1. 模板模式主要用来解决复用和扩展问题。

   • 复用

     把一个算法中不变的流程抽象到父类的模板方法 templateMethod()中，将可变的部分method1()、method2()留给子类 ContreteClass1 和 ContreteClass2来实现。

     1. Java IO类库中，有很多设计用到了模板模式。如InputStream、OutputStream、Reader、Writer。在InputStream中，read()函数是一个模板方法，该方法定义了读取数据的整个流程，并且暴露了一个可以由子类定制的抽象方法。
     2. Java AbstractList类中。addAll()函数可以看作模板方法，虽然并未定义abstract抽象方法，但是函数直接抛出了异常。若要使用该方法，必须重写。

   • 扩展

     HttpServlet的 service()方法就是一个模板方法，它实现了整个 HTTP 请求的执行流程，doGet()、doPost()是模板中可以由子类来定制的部分。实际上，这就相当于Servlet框架提供了一个扩展点（doGet()、doPost() 方法），让框架用户在不用修改Servlet框架源码的情况下，将业务代码通过扩展点镶嵌到框架中执行。

     又比如compareTo方法。让子类扩展该方法的实现。

2. 模块模式基于继承。对Java单继承语言来说，会有较大限制。