模板模式

模板模式

在模板模式（Template Pattern）中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。这种类型的设计模式属于行为型模式。

介绍

意图

在父类中定义了算法的骨架，并允许子类在不改变算法结构的前提下重定义算法的某些特定步骤。

主要解决的问题

• 解决在多个子类中重复实现相同的方法的问题，通过将通用方法抽象到父类中来避免代码重复。

使用场景

• 当存在一些通用的方法，可以在多个子类中共用时。

实现方式

• 定义抽象父类：包含模板方法和一些抽象方法或具体方法。
• 实现子类：继承抽象父类并实现抽象方法，不改变算法结构。

关键代码

• 模板方法：在抽象父类中定义，调用抽象方法和具体方法。
• 抽象方法：由子类实现，代表算法的可变部分。
• 具体方法：在抽象父类中实现，代表算法的不变部分。

应用实例

• 建筑流程：地基、走线、水管等步骤相同，后期建筑如加壁橱、栅栏等步骤不同。
• 西游记的81难：菩萨定好的81难代表一个顶层逻辑骨架。
• Spring对Hibernate的支持：封装了如开启事务、获取Session、关闭Session等通用方法。

优点

• 封装不变部分：算法的不变部分被封装在父类中。
• 扩展可变部分：子类可以扩展或修改算法的可变部分。
• 提取公共代码：减少代码重复，便于维护。

缺点

• 类数目增加：每个不同的实现都需要一个子类，可能导致系统庞大。

使用建议

• 当有多个子类共有的方法且逻辑相同时，考虑使用模板方法模式。
• 对于重要或复杂的方法，可以考虑作为模板方法定义在父类中。

注意事项

• 为了防止恶意修改，模板方法通常使用final关键字修饰，避免被子类重写。

包含的几个主要角色

• 抽象父类（Abstract Class）：
  • 定义了模板方法和一些抽象方法或具体方法。
• 具体子类（Concrete Classes）：
  • 继承自抽象父类，并实现抽象方法。
• 钩子方法（Hook Method）（可选）：
  • 在抽象父类中定义，可以被子类重写，以影响模板方法的行为。
• 客户端（Client）（可选）：
  • 使用抽象父类和具体子类，无需关心模板方法的细节。

实现

我们将创建一个定义操作的 Game 抽象类，其中，模板方法设置为 final，这样它就不会被重写。Cricket 和 Football 是扩展了 Game 的实体类，它们重写了抽象类的方法。

TemplatePatternDemo，我们的演示类使用 Game 来演示模板模式的用法。

步骤 1

创建一个抽象类，它的模板方法被设置为 final。

Game.java

public abstract class Game {
   abstract void initialize();
   abstract void startPlay();
   abstract void endPlay();
 
   //模板
   public final void play(){
 
      //初始化游戏
      initialize();
 
      //开始游戏
      startPlay();
 
      //结束游戏
      endPlay();
   }
}

步骤 2

创建扩展了上述类的实体类。

Cricket.java

public class Cricket extends Game {
 
   @Override
   void endPlay() {
      System.out.println("Cricket Game Finished!");
   }
 
   @Override
   void initialize() {
      System.out.println("Cricket Game Initialized! Start playing.");
   }
 
   @Override
   void startPlay() {
      System.out.println("Cricket Game Started. Enjoy the game!");
   }
}

Football.java

public class Football extends Game {
 
   @Override
   void endPlay() {
      System.out.println("Football Game Finished!");
   }
 
   @Override
   void initialize() {
      System.out.println("Football Game Initialized! Start playing.");
   }
 
   @Override
   void startPlay() {
      System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!");
   }
}

步骤 3

使用 Game 的模板方法 play() 来演示游戏的定义方式。

TemplatePatternDemo.java

public class TemplatePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      Game game = new Cricket();
      game.play();
      System.out.println();
      game = new Football();
      game.play();      
   }
}

步骤 4

执行程序，输出结果：

Cricket Game Initialized! Start playing.
Cricket Game Started. Enjoy the game!
Cricket Game Finished!

Football Game Initialized! Start playing.
Football Game Started. Enjoy the game!
Football Game Finished!