個人Java設計模式-模板方法模式

近日，ofo小黃車宣佈入駐法國巴黎，正式進入全球第20個國家，共享單車已然改變了咱們的出行方式。就拿我本身來講，每當下班出地鐵的第一件事，以光速鎖定一輛共享單車，百米衝刺的速度搶在別人以前佔領它。

而你們都是重複着一樣的動做，拿出手機開鎖、騎車、上鎖、結算，哇~這是何等壯觀的場景，甚至還有的不用開鎖直接把車騎走的，鎖壞了嘛。

爲何要用模板方法模式

如今共享單車以開鎖的方式來分，通常有掃碼開鎖和密碼開鎖兩種，來看共享單車使用流程的實現。

正常的思惟邏輯是，抽象一個父類，子類繼承父類並實現父類方法。OK，看抽象類代碼：

public abstract class AbstractClass {

// 開鎖
public abstract void unlock();
// 騎行
public abstract void ride();
// 上鎖
public abstract void lock();
// 結算
public abstract void pay();
// 用戶使用
public abstract void use();

}
抽象類定義了咱們使用共享單車的幾個基本流程，如今有兩種不一樣開鎖方式單車的使用，都繼承抽象類，代碼以下：

//
public class ScanBicycle extends AbstractClass {

@Override
public void unlock() {
    System.out.println("掃碼開鎖");
}

@Override
public void ride() {
    System.out.println("騎起來很拉風");
}

@Override
public void lock() {
    System.out.println("上鎖");
}

@Override
public void pay() {
    System.out.println("結算");
}

@Override
public void use() {
    unlock();
    ride();
    lock();
    pay();
}

}
以上是經過掃碼方式開鎖騎行，再來看密碼開鎖騎行，代碼以下：

public class CodeBicycle extends AbstractClass {

@Override
public void unlock() {
    System.out.println("密碼開鎖");
}

@Override
public void ride() {
    System.out.println("騎起來很拉風");
}

@Override
public void lock() {
    System.out.println("上鎖");
}

@Override
public void pay() {
    System.out.println("結算");
}

@Override
public void use() {
    unlock();
    ride();
    lock();
    pay();
}

}
好了，兩種方式都定義好了，看客戶端的調用：

public class Client {

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

}
結果以下：

掃碼開鎖
騎起來很拉風
上鎖

結算

掃碼開鎖
騎起來很拉風
上鎖
結算
相信都已經看出代碼的問題，use方法的實現是同樣的，也就是代碼重複了，這是病必須得治，藥方就是模板方式模式。

模板方法模式

定義

  定義抽象類而且聲明一些抽象基本方法供子類實現不一樣邏輯，同時在抽象類中定義具體方法把抽象基本方法封裝起來，這就是模板方法模式。

UML

模板方法模式
模板方法模式涉及到的角色有兩個角色：

• 抽象模板角色：定義一組基本方法供子類實現，定義並實現組合了基本方法的模板方法。
• 具體模板角色：實現抽象模板角色定義的基本方法

模板方法模式還涉及到如下方法的概念：

基本方法

抽象方法：由抽象模板角色聲明，abstract修飾，具體模板角色實現。

鉤子方法：由抽象模板角色聲明並實現，具體模板角色可實現加以擴展。

具體方法：由抽象模板角色聲明並實現，而子類並不實現。

模板方法

抽象模板角色聲明並實現，負責對基本方法的調度，通常以final修飾，不容許具體模板角色重寫。模板方法通常也是一個具體方法。

模式實戰

利用模板方式模式對上面的代碼進行重構，來看抽象模板角色，代碼以下：

public abstract class AbstractClass {

protected boolean isNeedUnlock = true;  // 默認須要開鎖

/**
 * 基本方法，子類須要實現
 */
protected abstract void unlock();

/**
 * 基本方法，子類須要實現
 */
protected abstract void ride();

/**
 * 鉤子方法，子類可實現
 *
 * @param isNeedUnlock
 */
protected void isNeedUnlock(boolean isNeedUnlock) {
    this.isNeedUnlock = isNeedUnlock;
}

/**
 * 模板方法，負責調度基本方法，子類不可實現
 */
public final void use() {
    if (isNeedUnlock) {
        unlock();
    } else {
        System.out.println("========鎖壞了，不用解鎖========");
    }
    ride();
}

}
抽象模板角色定義了unlock和ride兩個使用單車的基本方法，還有一個鉤子方法，用來控制模板方法邏輯順序，核心是use模板方法，用final修飾，該方法完成對基本方法調度。注意，模板方法中對基本方法的調度是有順序有規則的。還有一點，基本方法都是protected修飾的，由於基本方法都是在以public修飾的模板方法中調用，而且能夠由子類實現，並不須要暴露給其餘類調用。

如今來看兩個具體模板角色的實現：

// 掃碼開鎖的單車
public class ScanBicycle extends AbstractClass {

@Override
protected void unlock() {
    System.out.println("========" + "掃碼開鎖" + "========");
}

@Override
protected void ride() {
    System.out.println(getClass().getSimpleName() + "騎起來很拉風");
}

protected void isNeedUnlock(boolean isNeedUnlock) {
    this.isNeedUnlock = isNeedUnlock;
}

}

// 密碼開鎖的單車
public class CodeBicycle extends AbstractClass {

@Override
protected void unlock() {
    System.out.println("========" + "密碼開鎖" + "========");
}

@Override
protected void ride() {
    System.out.println(getClass().getSimpleName() + "騎起來很拉風");
}

protected void isNeedUnlock(boolean isNeedUnlock) {
    this.isNeedUnlock = isNeedUnlock;
}

}
能夠看到，相比以前的實現，如今兩個具體類都不須要實現use方法，只負責實現基本方法的邏輯，職責上變得更加清晰了。來看用戶如何使用：

public class Client {

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

}
運行結果以下：

========掃碼開鎖========
ScanBicycle騎起來很拉風
========密碼開鎖========
CodeBicycle騎起來很拉風
當我以百米衝刺的速度跑到共享單車面前時，發現這輛車的鎖是壞掉的，也就是不用開鎖，免費的，騎回家收藏也沒問題。在代碼中只要調用鉤子方法isNeedUnlock就好，實現以下：

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();
}

}
運行結果以下：

========鎖壞了，不用解鎖========
ScanBicycle騎起來很拉風
========密碼開鎖========
CodeBicycle騎起來很拉風
上面提到模板方法對基本方法的調度是有順序的，也就是說模板方法中的邏輯是不可變的，子類只實現能夠被實現的基本方法，但不會改變模板方法中的頂級邏輯。而鉤子方法的使用只是對模板方法中邏輯的控制，影響的是模板方法的結果，並不會改變原有邏輯。

模板方法模式的優缺點

優勢

1）良好的封裝性。把公有的不變的方法封裝在父類，而子類負責實現具體邏輯。

2）良好的擴展性：增長功能由子類實現基本方法擴展，符合單一職責原則和開閉原則。

3）複用代碼。

缺點

1）因爲是經過繼承實現代碼複用來改變算法，靈活度會下降。

2）子類的執行影響父類的結果，增長代碼閱讀難度。

總結

模板方法模式看上去簡單，可是整個模式涉及到的都是面向對象設計的核心，好比繼承封裝，基於繼承的代碼複用，方法的實現等等。當中還有涉及到一些關鍵詞的使用，也是咱們Java編程中須要掌握的基礎。整體來講，模板方法模式是很好的學習對象。下一篇是中介者模式，您的點贊和關注是個人動力，再會！

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