23种设计模式(14)-模板方法模式

模板方法模式

    一、概述

    二、结构

    三、具体案例

    四、优缺点和设计思想 

一、概述

模板方法模式是类的行为模式。准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现，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式实现这些抽象方法，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

二、结构

　模板方法模式是所有模式中最为常见的几个模式之一，是基于继承的代码复用的基本技术。

　　模板方法模式需要开发抽象类和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做基本方法(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从此而来。

　　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。模板方法模式的静态结构图如下所示：

　　

　　


　　这里涉及到两个角色：

　　抽象模板(Abstract Template)角色有如下责任：

　　■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。这个模板方法一般是一个具体方法，它给出了一个顶级逻辑的骨架，而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中，推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。

　　

　　具体模板(Concrete Template)角色又如下责任：

　　■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。

　　

源代码

　　抽象模板角色类，abstractMethod()、hookMethod()等基本方法是顶级逻辑的组成步骤，这个顶级逻辑由templateMethod()方法代表。

public abstract class AbstractTemplate {
/**
* 模板方法
*/
public void templateMethod(){
//调用基本方法
abstractMethod();
hookMethod();
concreteMethod();
}
/**
* 基本方法的声明（由子类实现）
*/
protected abstract void abstractMethod();
/**
* 基本方法(空方法)
*/
protected void hookMethod(){}
/**
* 基本方法（已经实现）
*/
private final void concreteMethod(){
//业务相关的代码    }
}

　　具体模板角色类，实现了父类所声明的基本方法，abstractMethod()方法所代表的就是强制子类实现的剩余逻辑，而hookMethod()方法是可选择实现的逻辑，不是必须实现的。

public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate{
//基本方法的实现    @Override
public void abstractMethod() {
//业务相关的代码    }
//重写父类的方法    @Override
public void hookMethod() {
//业务相关的代码    }
}

　　模板模式的关键是：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表的顶级逻辑。

　　

　　每当定义一个新的子类时，不要按照控制流程的思路去想，而应当按照“责任”的思路去想。换言之，应当考虑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。使用模板模式可以使这些责任变得清晰。

模板方法中的方法

　　模板方法中的方法可以分为两大类：模板方法和基本方法。

　　
模板方法

　　一个模板方法是定义在抽象类中的，把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。

　　一个抽象类可以有任意多个模板方法，而不限于一个。每一个模板方法都可以调用任意多个具体方法。
基本方法

　　抽象方法：一个抽象方法由抽象类声明，由具体子类实现。在Java语言里抽象方法以abstract关键字标示。

　　

　　具体方法：一个具体方法由抽象类声明并实现，而子类并不实现或置换。

　　

　　钩子方法：一个钩子方法由抽象类声明并实现，而子类会加以扩展。通常抽象类给出的实现是一个空实现，作为方法的默认实现。

　　

　　在上面的例子中，AbstractTemplate是一个抽象类，它带有三个方法。其中abstractMethod()是一个抽象方法，它由抽象类声明为抽象方法，并由子类实现；hookMethod()是一个钩子方法，它由抽象类声明并提供默认实现，并且由子类置换掉。 concreteMethod()是一个具体方法，它由抽象类声明并实现。

　　
默认钩子方法

　　一个钩子方法常常由抽象类给出一个空实现作为此方法的默认实现。这种空的钩子方法叫做“Do Nothing Hook”。显然，这种默认钩子方法在缺省适配模式里面已经见过了，一个缺省适配模式讲的是一个类为一个接口提供一个默认的空实现，从而使得缺省适配类的 子类不必像实现接口那样必须给出所有方法的实现，因为通常一个具体类并不需要所有的方法。

　

三、具体案例

本案例实现商店结账功能；该店客户分为两种 一种是普通客户：不打折 ，另一种是会员 ：打五折。所以同样价格的东西他们所付的钱就不同

源代码

/**
* 抽象模板角色
* @author Administrator
*
*/
public abstract class Client {
/**
* 模板方法  加上final 确保不会被子类修改
* @return 返回 计算的价钱
*/
public final double accountMoney(){
double oldPrice=oldPrice(10000);//假设该商品原价10000
double discount=accountDiscount();
return oldPrice*discount;
}
/**
* 基本方法(钩子方法)留给子类实现
* 得到客户类型
*/
protected String  doGetClienttype(){
return null;
}
/**
* 基本方法(抽象方法)留给子类实现
* 计算折扣  不同类型的客户折扣不同
*/
protected abstract double accountDiscount();

/**
* 基本方法(具体方法)，已经实现
* 计算原价
*/
private double oldPrice(double price){
return price;
}

}

/**
* 具体模板角色1
*  普通客户类
* @author Administrator
*
*/
public class CommonClient extends Client {

@Override
public double accountDiscount() {
return 1.0;
}
@Override
public String  doGetClienttype(){
return "普通客户";
}
}

/**
* 具体模板角色2
*  会员类
* @author Administrator
*
*/
public class Member extends Client{

@Override
public double accountDiscount() {
return 0.5;
}
@Override
public String  doGetClienttype(){
return "会员客户";
}
}

测试类：

public class MainClass {

public static void main(String[] args) {
Client c=new  CommonClient();
String clentType1=c.doGetClienttype();
double money1=c.accountMoney();
System.out.println("客户种类 ："+clentType1);
System.out.println("需支付: "+money1);

Client m=new  Member();
String clentType2=m.doGetClienttype();
double money2=m.accountMoney();
System.out.println("客户种类 ："+clentType2);
System.out.println("需支付: "+money2);
}

}

结果：

客户种类 ：普通客户

需支付: 10000.0

客户种类 ：会员客户

需支付: 5000.0

四、优缺点和设计思想

优点

模板方法模式通过把不变的行为搬移到超类，去除了子类中的重复代码。

子类实现算法的某些细节，有助于算法的扩展。

通过一个父类调用子类实现的操作，通过子类扩展增加新的行为，符合“开放-封闭原则”。

缺点

每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数的增加，设计更加抽象。

设计思想：

  作为模板的方法定义在父类（父类为抽象类），而方法定义使用抽象方法，实现抽象方法的是子类，要在子类实现方法，才能决定具体的操作。如果在不同的子类执行 不同实现就可以发展出不同的处理内容。不过，无论在哪个子类执行任何一种实现，处理的大致流程都还是要依照父类制定的方式。