设计模式-模板方法模式

我的Java设计模式-模板方法模式

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近日，ofo小黄车宣布入驻法国巴黎，正式进入全球第20个国家，共享单车已然改变了我们的出行方式。就拿我自己来说，每当下班出地铁的第一件事，以光速锁定一辆共享单车，百米冲刺的速度抢在别人之前占领它。

而大家都是重复着同样的动作，拿出手机开锁、骑车、上锁、结算，哇~这是何等壮观的场景，甚至还有的不用开锁直接把车骑走的，锁坏了嘛。

为什么要用模板方法模式

现在共享单车以开锁的方式来分，一般有扫码开锁和密码开锁两种，来看共享单车使用流程的实现。

正常的思维逻辑是，抽象一个父类，子类继承父类并实现父类方法。OK，看抽象类代码：

public abstract class AbstractClass {    // 开锁    public abstract void unlock();    // 骑行    public abstract void ride();    // 上锁    public abstract void lock();    // 结算    public abstract void pay();    // 用户使用    public abstract void use();}

抽象类定义了我们使用共享单车的几个基本流程，现在有两种不同开锁方式单车的使用，都继承抽象类，代码如下：

// public class ScanBicycle extends AbstractClass {    @Override    public void unlock() {        System.out.println("扫码开锁");    }    @Override    public void ride() {        System.out.println("骑起来很拉风");    }    @Override    public void lock() {        System.out.println("上锁");    }    @Override    public void pay() {        System.out.println("结算");    }    @Override    public void use() {        unlock();        ride();        lock();        pay();    }}

以上是通过扫码方式开锁骑行，再来看密码开锁骑行，代码如下：

public class CodeBicycle extends AbstractClass {    @Override    public void unlock() {        System.out.println("密码开锁");    }    @Override    public void ride() {        System.out.println("骑起来很拉风");    }    @Override    public void lock() {        System.out.println("上锁");    }    @Override    public void pay() {        System.out.println("结算");    }    @Override    public void use() {        unlock();        ride();        lock();        pay();    }}

好了，两种方式都定义好了，看客户端的调用：

public class Client {    public static void main(String[] args) {        ScanBicycle scanBicycle = new ScanBicycle();        scanBicycle.use();        System.out.println("========================");        CodeBicycle codeBicycle = new CodeBicycle();        codeBicycle.use();    }}

结果如下：

扫码开锁
骑起来很拉风
上锁
结算
========================
扫码开锁
骑起来很拉风
上锁
结算

相信都已经看出代码的问题，use方法的实现是一样的，也就是代码重复了，这是病必须得治，药方就是模板方式模式。

模板方法模式

定义

  定义抽象类并且声明一些抽象基本方法供子类实现不同逻辑，同时在抽象类中定义具体方法把抽象基本方法封装起来，这就是模板方法模式。

UML

模板方法模式

模板方法模式涉及到的角色有两个角色：

- 抽象模板角色：定义一组基本方法供子类实现，定义并实现组合了基本方法的模板方法。

- 具体模板角色：实现抽象模板角色定义的基本方法

模板方法模式还涉及到以下方法的概念：

基本方法

• 抽象方法：由抽象模板角色声明，abstract修饰，具体模板角色实现。

• 钩子方法：由抽象模板角色声明并实现，具体模板角色可实现加以扩展。

• 具体方法：由抽象模板角色声明并实现，而子类并不实现。

模板方法

抽象模板角色声明并实现，负责对基本方法的调度，一般以final修饰，不允许具体模板角色重写。模板方法一般也是一个具体方法。

模式实战

利用模板方式模式对上面的代码进行重构，来看抽象模板角色，代码如下：

public abstract class AbstractClass {    protected boolean isNeedUnlock = true;  // 默认需要开锁    /**     * 基本方法，子类需要实现     */    protected abstract void unlock();    /**     * 基本方法，子类需要实现     */    protected abstract void ride();    /**     * 钩子方法，子类可实现     *     * @param isNeedUnlock     */    protected void isNeedUnlock(boolean isNeedUnlock) {        this.isNeedUnlock = isNeedUnlock;    }    /**     * 模板方法，负责调度基本方法，子类不可实现     */    public final void use() {        if (isNeedUnlock) {            unlock();        } else {            System.out.println("========锁坏了，不用解锁========");        }        ride();    }}

抽象模板角色定义了unlock和ride两个使用单车的基本方法，还有一个钩子方法，用来控制模板方法逻辑顺序，核心是use模板方法，用final修饰，该方法完成对基本方法调度。注意，模板方法中对基本方法的调度是有顺序有规则的。还有一点，基本方法都是protected修饰的，因为基本方法都是在以public修饰的模板方法中调用，并且可以由子类实现，并不需要暴露给其他类调用。

现在来看两个具体模板角色的实现：

// 扫码开锁的单车public class ScanBicycle extends AbstractClass {    @Override    protected void unlock() {        System.out.println("========" + "扫码开锁" + "========");    }    @Override    protected void ride() {        System.out.println(getClass().getSimpleName() + "骑起来很拉风");    }    protected void isNeedUnlock(boolean isNeedUnlock) {        this.isNeedUnlock = isNeedUnlock;    }}// 密码开锁的单车public class CodeBicycle extends AbstractClass {    @Override    protected void unlock() {        System.out.println("========" + "密码开锁" + "========");    }    @Override    protected void ride() {        System.out.println(getClass().getSimpleName() + "骑起来很拉风");    }    protected void isNeedUnlock(boolean isNeedUnlock) {        this.isNeedUnlock = isNeedUnlock;    }}

可以看到，相比之前的实现，现在两个具体类都不需要实现use方法，只负责实现基本方法的逻辑，职责上变得更加清晰了。来看用户如何使用：

public class Client {    public static void main(String[] args) {        ScanBicycle scanBicycle = new ScanBicycle();        scanBicycle.use();                CodeBicycle codeBicycle = new CodeBicycle();        codeBicycle.use();    }}

运行结果如下：

========扫码开锁========
ScanBicycle骑起来很拉风
========密码开锁========
CodeBicycle骑起来很拉风

当我以百米冲刺的速度跑到共享单车面前时，发现这辆车的锁是坏掉的，也就是不用开锁，免费的，骑回家收藏也没问题。在代码中只要调用钩子方法isNeedUnlock就好，实现如下：

public class Client {    public static void main(String[] args) {        ScanBicycle scanBicycle = new ScanBicycle();        scanBicycle.isNeedUnlock(false);        scanBicycle.use();        CodeBicycle codeBicycle = new CodeBicycle();        codeBicycle.isNeedUnlock(true);        codeBicycle.use();    }}

运行结果如下：

========锁坏了，不用解锁========
ScanBicycle骑起来很拉风
========密码开锁========
CodeBicycle骑起来很拉风

上面提到模板方法对基本方法的调度是有顺序的，也就是说模板方法中的逻辑是不可变的，子类只实现可以被实现的基本方法，但不会改变模板方法中的顶级逻辑。而钩子方法的使用只是对模板方法中逻辑的控制，影响的是模板方法的结果，并不会改变原有逻辑。

模板方法模式的优缺点

优点

1）良好的封装性。把公有的不变的方法封装在父类，而子类负责实现具体逻辑。

2）良好的扩展性：增加功能由子类实现基本方法扩展，符合单一职责原则和开闭原则。

3）复用代码。

缺点

1）由于是通过继承实现代码复用来改变算法，灵活度会降低。

2）子类的执行影响父类的结果，增加代码阅读难度。

总结

模板方法模式看上去简单，但是整个模式涉及到的都是面向对象设计的核心，比如继承封装，基于继承的代码复用，方法的实现等等。当中还有涉及到一些关键词的使用，也是我们Java编程中需要掌握的基础。总体来说，模板方法模式是很好的学习对象。下一篇是中介者模式，您的点赞和关注是我的动力，再会！

设计模式Java源码GitHub下载：https://github.com/jetLee92/DesignPattern