设计模式学习笔记--模板方法(Template Method)模式

写在模式学习之前

       什么是设计模式：在我们进行程序设计时，逐渐形成了一些典型问题和问题的解决方案，这就是软件模式；每一个模式描述了一个在我们程序设计中经常发生的问题，以及该问题的解决方案；当我们碰到模式所描述的问题，就可以直接用相应的解决方法去解决这个问题，这就是设计模式。

       设计模式就是抽象出来的东西，它不是学出来的，是用出来的；或许你根本不知道任何模式，不考虑任何模式，却写着最优秀的代码，即使以“模式专家”的角度来看，都是最佳的设计，不得不说是“最佳的模式实践”，这是因为你积累了很多的实践经验，知道“在什么场合代码应该怎么写”，这本身就是设计模式。

       有人说：“水平没到，学也白学，水平到了，无师自通”。诚然，模式背熟，依然可能写不出好代码，更别说设计出好框架；OOP理解及实践经验到达一定水平，同时也意味着总结了很多好的设计经验，但"无师自通"，却也未必尽然，或者可以说，恰恰是在水平和经验的基础上，到了该系统的学习一下“模式”的时候了，学习一下专家总结的结果，印证一下自己的不足，对于提高水平还是很有帮助的。

       本系列的设计模式学习笔记，实际是对于《Java与模式》这本书的学习记录。

模板方法模式的定义

准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方法实现这些抽象的方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。这就是模板方法模式的用意。

实际上，模板方法模式，是利用的对抽象类的继承。这是OOP的三大特征（继承、抽象、重载）之一。在我们的模式中，利用继承思想的不多，大多是利用模式之间的关系，这是模板方法模式比较特别的地方。

模板方法模式需要开发抽象类和开发具体子类的设计师之间的协作。一个设计师负责给出一个算法的轮廓和骨架，另一些设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。代表这些具体逻辑步骤的方法称作基本方法（ primitive method）；而将这些基本方法汇总起来的方法叫做模板方法（template method），这个设计模式的名字就是由此而来。

模板方法所代表的行为称为顶级行为，其逻辑称为顶级逻辑。

模板方法的结构

结构图

所涉及的角色

（1）抽象模板（Abstract Template）：定义了一个或多个抽象操作，以便让子类实现。这些抽象操作叫做基本操作，它们是一个顶级逻辑的组成步骤；定义并实现了一个模板方法，而逻辑组成步骤在响应的抽象操作中，推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。

（2）具体模板（Concrete Templa）：实现父类所定义的一个或多个抽象方法，它们是一个顶级逻辑的组成步骤；每一个抽象模板角色都可以有任意多个具体模板角色与之对应，而每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法（也就是顶级逻辑的组成步骤）的不同实现，从而使得顶级逻辑的实现各不相同。

代码实现

abstract class AbstractClass{//模板方法的声明和实现public void templateMethod(){//调用基本方法（由子类实现）doOp1();//调用基本方法（由子类实现）doOp2();//调用基本方法（已经）实现doOp3();}protected abstract void doOp1();protected abstract void doOp2();protected final void doOp3(){};}class ConcreteClass extends AbstractClass{public void doOp1(){System.out.println("doOp1();");}public void doOp2(){System.out.println("doOp2();");}}

模板方法在代码重构中的应用

模板方法模式可以作为方法层次上的代码重构（Code Refactor）的一个重要手段：

（1）可以将大方法打破，拆成一个模板方法模式。

（2）建立取值方法。

（3）建立常量方法。

（4）如此反复。即以上3个步骤的反复，直到所有的基本方法都变成基本上一样的令人满意的细粒度（granularity），而且所有的常数都放到了常量方法里面。

（5）以多态性取代条件转移。

（6）实施委派。

对一个继承的等级结构做重构时，一个应当遵从的原则便是将行为尽量移动到结构的高端，而将状态尽量移动到结构的低端：

（1）应当根据行为而不是状态定义一个类。也就是说，一个类的实现首先建立在行为的基础之上，而不是建立在状态的基础之上。

（2）在实现行为时，使用抽象状态而不是用具体状态。如果一个行为涉及到对象的状态时，使用间接的引用而不是直接的引用。换言之，应当使用取值方法而不是直接引用属性。

（3）给操作划分层次。一个类的行为应当放到一个小组的核心方法（kernel methods）里面，这些方法可以很方便地在子类中加以置换。

（4）将状态属性的确认推迟到子类中。不要在抽象类中过早地声明属性变量，应将它们尽量地推迟到子类中去声明。在抽象超类中，如果需要状态属性的话，可以调用抽象的取值方法，而将抽象的取值方法的实现放到具体子类中。

如果能够遵从这样的原则，那么就可以在等级结构中将接口与实现分隔开来，将抽象与具体分隔开来，从而保证代码可以最大限度地被复用。

更多了解

（1）所谓“好莱坞原则”，指的是娱乐公司对娱乐项目的完全控制。应聘的演艺人员只是被动地服从总项目的流程安排，在需要的时候完成流程中的一个具体环节，这体现了模板模式的关键：子类可以置换掉父类的可变部分，但是子类却不可以改变模板方法所代码的顶级逻辑。

（2）每当定义一个新的子类时，不要按照流程控制的思路去想，而应当按照“责任”的思路去想。换言之，应当考虑有哪些操作是必须置换掉的，哪些操作是可以置换掉的，以及哪些操作是不可以置换掉的。使用模板方法模式使这项责任变得清晰。