《HeadFirst设计模式》读书笔记-第8章-模板方法模式

定义

模板方法模式(template method pattern)在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延时到子类中。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。



下面给出了该类图的代码实现和说明：

public abstract class AbstractClass {
/**
* 这个是个模板方法
* 声明为final是为了防止子类覆盖，以免子类改变这个算法的顺序和结构
*/
final void templateMethod() {
primitiveOperation1();
primitiveOperation2();
concreteOperation();
hook();
}

/**
* 算法中的步骤，子类根据实际情况实现具体行为
*/
abstract void primitiveOperation1();
abstract void primitiveOperation2();

/**
* 算法中的步骤
* 声明为final是为了防止子类覆盖
*/
final void concreteOperation() {
// 这里是具体实现
}

/**
* 模板方法定义的钩子
* 钩子的存在让子类有能力在算法的一些重要时间点被通知，并可以去实现一些功能
* 子类根据需要决定是否实现钩子
*/
void hook() {
}

}

模板方法中钩子和抽象方法的区分：

抽象方法是算法中不可缺少的，非常重要的步骤，子类必须实现。

钩子是可选的，子类自由选择是否实现。

钩子的存在有两个目的：

对算法中不重要的，可选的细节让子类进行实现

通知算法执行的时间节点的发生，类似回调函数

代码实现

我们看看JDK是如何用模板方法来实现数组的排序的。

首先给出需要排序的对象类型，实现Comparable接口：

public class Duck implements Comparable {
String name;
int weight;

public Duck(String name, int weight) {
this.name = name;
this.weight = weight;
}

public String toString() {
return name + " weighs " + weight;
}
// Comparable接口中的方法，定义了如何实现Duck对象的比较
public int compareTo(Object object) {

Duck otherDuck = (Duck) object;

if (this.weight < otherDuck.weight) {
return -1;
} else if (this.weight == otherDuck.weight) {
return 0;
} else { // this.weight > otherDuck.weight
return 1;
}
}
}

测试代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

public class DuckSortTestDrive {

public static void main(String[] args) {
Duck[] ducks = {
new Duck("Daffy", 8),
new Duck("Dewey", 2),
new Duck("Howard", 7),
new Duck("Louie", 2),
new Duck("Donald", 10),
new Duck("Huey", 2)
};

Arrays.sort(ducks);
}
}

继续看Arrays的sort()方法的实现，会发现最终由下面代码片段实现排序：

/**
* 排序dest[low:high]中的对象
* compareTo（）方法正是我们Duck对象实现的方法，
* swap()是由Arrays类实现的方法，
*/
for (int i=low; i<high; i++)
for (int j=i; j>low &&
((Comparable) dest[j-1]).compareTo(dest[j])>0; j--)
swap(dest, j, j-1);

这个模板方法和我们类图中的不大一样，差别在于标准的模板方法是定义了一个算法的框架，有子类实现某些具体的步骤。而这里没有用到继承，这是因为Array类的sort()方法的设计者收到一些约束：

他希望sort()方法适用于所有的数组，而每个数组都是不同的类，所以无法设计一个类继承Java数组。

所以他把sort()方法定义成静态方法，由被排序的数组元素对象实现Comparable接口，实现对象的比较动作，这个比较的方式可能每个类不一样。swap()实现数组元素的交换，属于通用的方法，所以由Array类实现。

所以上面的描述，sort()方法的设计符合模板方法模式的核心思想：定义了一个算法的框架，有具体类实现某些具体的步骤。

本章金句

模板方法模式为我们提供了一种代码复用的重要技巧

真实世界中有很多模板方法模式的变体，不一定都是标准的，比如Array.sort()方法

策略模式和模板方法模式都是封装算法的，策略模式使用组合，模板方法模式使用的是继承

策略模式封装了完整的算法，模板方法只提供了算法的框架，需要具体类去实现某些步骤

工厂方法是模板方法的一种特殊版本，用于对象的创建

好莱坞原则告诉我们，将决策权放在高层模块中，以便决定如何以及何时调用底层模块