【设计模式】模板方法

一、前言

  最近复习发现AQS使用了模板方法，自定义同步器时需要重写几个AQS提供的模板方法，Spring的DefaultBeanDefinitionDocumentReader#doRegisterBeanDefinitions() 方法也使用了该设计模式，于是写篇文章加深理解。

模板方法模式的定义： 在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。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。

单看这句话可能还没搞懂这个设计模式是干嘛的，下面看一个例子。

二、示例

不用设计模式，冲咖啡和泡茶的两个类分别是下面这样的。

public class Coffee {
 
  // 冲泡咖啡的算法
   void prepareRecipe(){
    boilWater();
    // 用沸水冲泡咖啡
    brewCoffeeGrinds();
    pourInCup();
    // 加牛奶和糖
    addSugarAndMilk();
  }
 
  private void addSugarAndMilk() {
  }
 
  private void pourInCup() {
  }
 
  private void brewCoffeeGrinds() {
  }
 
  private void boilWater() {
  }
}
 
 
public class Tea {
 
  // 泡茶的算法
  void prepareRecipe(){
    boilWater();
    // 用沸水浸泡茶叶
    steepTeaBag();
    pourInCup();
    // 加柠檬
    addLemon();
  }
 
  private void addLemon() {
 
  }
 
  private void pourInCup() {
 
  }
 
  private void steepTeaBag() {
 
  }
 
  private void boilWater() {
 
  }
}

很容易就可以发现这两个类中有重复代码，boilWater()和pourInCup()都重复了可以提取出来，因为茶和饮料都是咖啡饮料可以定义一个超类CaffeineBeverage。
进一步分析，两种冲泡法其实都用了相同的算法：

1. 把水煮沸
2. 用热水泡咖啡或茶
3. 把饮料倒进杯子
4. 在饮料里加调料

所以prepareRecipe()也可以抽象成一个，如下：

final void prepareRecipe(){
    boilWater();
    // 交给对应的子类实现
    brew();
    pourInCup();
    // 交给对应的子类实现
    addCondiments();
  }

最后，重构后的代码如下。

咖啡因饮料超类

public abstract class CaffeineBeverage {
 
  /**
   * 模板方法
   * 定义的算法步骤
   */
  final void prepareRecipe(){
    boilWater();
    brew();
    pourInCup();
    addCondiments();
  }
 
  /**
   * 添加调料
   */
  protected abstract void addCondiments();
 
 
  /**
   * 冲泡
   */
  protected abstract void brew();
 
  /**
   * 煮开水
   */
  private void boilWater() {
    System.out.println("Boiling water");
  }
 
  /**
   * 把饮料倒进杯子
   */
  private void pourInCup() {
    System.out.println("Pouring in cup");
  }
 
}
 

Tea

public class Tea extends CaffeineBeverage {
 
  @Override
  protected void addCondiments() {
    System.out.println("Adding Lemon");
  }
 
  @Override
  protected void brew() {
    System.out.println("Steeping the tea");
  }
}

Coffee

public class Coffee extends CaffeineBeverage {
 
  @Override
  protected void addCondiments() {
    System.out.println("Adding Sugar and Milk ");
  }
 
  @Override
  protected void brew() {
    System.out.println("Dripping Coffee through filter");
  }
}

代码的类图就变成了下面的样子。

 

类图

 

道理我懂，可是使用了模板方法模式之后有什么好处吗？

原本的实现	模板方法后的实现
Coffee和Tea之间存在重复代码	CaffeineBeverage类实现了代码复用最大化
Coffee和Tea控制了算法	由CaffeineBeverage类主导一切，拥有并保护算法
对算法所做的代码改变，需要修改子类很多地方	算法只存在一个地方，很容易修改
算法的知识和它的实现分散在许多类中	CaffeineBeverage类专注算法本身，而由子类提供完整的实现

三、总结

设计模式这么多种，要做到灵活运用还真是长路漫漫啊。