设计模式【九】—— 模板方法模式/命令模式
第十三章 模板方法模式
13.1 基本介绍
- 模板方法模式(Template Method Pattern)又叫模板模式(Template Pattern),指在一个抽象类公开定义了执行
它的方法的模板。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。 - 简单说,模板方法模式定义一个操作中的算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中,使得子类可以不改变一个算法的结构,就可以重定义该算法的某些特定步骤。
- 这种类型的设计模式属于行为型模式。
13.2 角色及职责
- AbstractClass 抽象类, 类中实现了模板方法(template()),定义了算法的骨架(即大致流程),具体子类需要去实现其它的抽象方法 operationr2()、operationr3()…。
- ConcreteClass 实现抽象方法 operationr2()、operationr3()…, 以完成算法中特点子类的步骤。
13.3 应用实例
制作不同口味的豆浆:其中 add() 方法用以添加配料,不同的豆浆配料不同,做成抽象方法由具体子类实现。
//抽象类,表示豆浆
public abstract class SoyaMilk {
//模板方法, make , 模板方法可以做成final , 不让子类去覆盖.
final void make() {
select();
if(customerWantCondiments()) { // 使用钩子方法
addCondiments();
}
soak();
beat();
}
void select() { //选材料
System.out.println("第一步:选择好的新鲜黄豆 ");
}
//添加不同的配料, 抽象方法, 子类具体实现
abstract void addCondiments();
void soak() { //浸泡
System.out.println("第三步, 黄豆和配料开始浸泡, 需要3小时 ");
}
void beat() {
System.out.println("第四步:黄豆和配料放到豆浆机去打碎 ");
}
//钩子方法,决定是否需要添加配料
boolean customerWantCondiments() {
return true;
}
}
// 具体实现类:原味豆浆
public class PureSoyaMilk extends SoyaMilk{
@Override
void addCondiments() {
//空实现
}
// 覆盖重写钩子方法
@Override
boolean customerWantCondiments() {
return false;
}
}
// 具体实现类:红豆豆浆
public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
System.out.println(" 加入上好的红豆 ");
}
}
// 具体实现类:花生豆浆
public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {
@Override
void addCondiments() {
System.out.println(" 加入上好的花生 ");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("----制作红豆豆浆----");
SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();
redBeanSoyaMilk.make();
System.out.println("----制作花生豆浆----");
SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk();
peanutSoyaMilk.make();
System.out.println("----制作纯豆浆----");
SoyaMilk pureSoyaMilk = new PureSoyaMilk();
pureSoyaMilk.make();
}
}
13.4 模板方法模式的钩子方法
在模板方法模式的父类中,可以定义一个方法,它默认不做任何事,子类可以视情况要不要覆盖它,该方法称为“钩子”。
上述实例中,如果希望制作纯豆浆,不添加任何的配料,可以使用钩子方法对前面的模板方法进行改造,如上所示。
13.5 注意事项和细节
- 基本思想是:算法只存在于一个地方,也就是在父类中,容易修改。需要修改算法时,只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤,子类就会继承这些修改。
- 实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
- 既统一了算法,也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变,同时由子类提供部分步骤的实现。
- 该模式的不足之处:每一个不同的实现都需要一个子类实现,导致类的个数增加,使得系统更加庞大。
- 一般模板方法都加上 final 关键字, 防止子类重写模板方法。
- 使用场景:当要完成在某个过程,该过程要执行一系列步骤 ,这一系列的步骤基本相同,但其个别步骤在实现时 可能不同,通常考虑用模板方法模式来处理。
13.6 在 Spring 框架中的应用
Spring IOC 容器初始化时运用了模板方法模式。
第十四章 命令模式
14.1 基本介绍
- 命令模式(Command Pattern):在软件设计中,我们经常需要向某些对象发送请求,但是并不知道请求的接收者是谁,也不知道被请求的操作是哪个,我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可,此时,可以使用命令模式来进行设计。
- 命令模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合,让对象之间的调用关系更加灵活,实现解耦。
- 在命令模式中,会将一个请求封装为一个对象,以便使用不同参数来表示不同的请求(即命令),同时命令模式也支持可撤销的操作。
- 通俗易懂的理解:将军发布命令,士兵去执行。
- 角色:将军(命令发布者)、士兵(命令的具体执行者)、命令(连接将军和士兵)。
- Invoker 是调用者(将军),Receiver 是被调用者(士兵),MyCommand 是命令,实现了 Command 接口,持有接收对象。
14.2 角色及职能
- Invoker: 是调用者角色
- Command:是命令角色,需要执行的所有命令都在这里,可以是接口或抽象类
- Receiver:接受者角色,知道如何实施和执行一个请求相关的操作
- ConcreteCommand:将一个接受者对象与一个动作绑定,调用接受者相应的操作,实现 execute()
14.3 应用实例
使用命令模式完成前面的智能家电项目,即一个遥控器上有多个开关来遥控多个家电。
进行扩展时,只需要要添加具体的命令和接受者角色即可,其他不用改动。
// 接受者角色:电灯
public class LightReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电灯打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
}
}
//创建命令接口
public interface Command {
//执行动作(操作)
public void execute();
//撤销动作(操作)
public void undo();
}
//没有任何命令,即空执行: 可以省掉对空判断
//用于初始化每个按钮, 当调用空命令时,对象什么都不做
public class NoCommand implements Command {
@Override
public void execute() {
}
@Override
public void undo() {
}
}
// 具体的命令:打开电灯的开关
public class LightOnCommand implements Command {
//聚合LightReceiver
LightReceiver light;
//构造器
public LightOnCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {
//调用接收者的方法
light.on();
}
@Override
public void undo() {
//调用接收者的方法
light.off();
}
}
// 具体的命令:关闭电灯的开关
public class LightOffCommand implements Command {
// 聚合LightReceiver
LightReceiver light;
// 构造器
public LightOffCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {
// 调用接收者的方法
light.off();
}
@Override
public void undo() {
// 调用接收者的方法
light.on();
}
}
// 调用者角色:遥控器
public class RemoteController {
// 开 按钮的命令数组
Command[] onCommands;
Command[] offCommands;
// 执行撤销的命令
Command undoCommand;
// 构造器,完成对按钮初始化
public RemoteController() {
onCommands = new Command[5];
offCommands = new Command[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
onCommands[i] = new NoCommand();
offCommands[i] = new NoCommand();
}
}
// 给我们的按钮设置你需要的命令
public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
onCommands[no] = onCommand;
offCommands[no] = offCommand;
}
// 按下开按钮
public void onButtonWasPushed(int no) { // no 0
// 找到你按下的开的按钮, 并调用对应方法
onCommands[no].execute();
// 记录这次的操作,用于撤销
undoCommand = onCommands[no];
}
// 按下开按钮
public void offButtonWasPushed(int no) { // no 0
// 找到你按下的关的按钮, 并调用对应方法
offCommands[no].execute();
// 记录这次的操作,用于撤销
undoCommand = offCommands[no];
}
// 按下撤销按钮
public void undoButtonWasPushed() {
undoCommand.undo();
}
}
// 客户端
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//使用命令设计模式,完成通过遥控器,对电灯的操作
//创建电灯的对象(接受者)
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
//创建电灯相关的开关命令
LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
//需要一个遥控器
RemoteController remoteController = new RemoteController();
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0 是电灯的开和关的操作
remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
}
}
14.4 注意事项和细节
- 将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者,调用者只要调用命令对象的 execute() 方法就可以让接收者工作,而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的,命令对象会负责让接收者执行请求的动作,也就是说:”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的,命令对象起到了纽带桥梁的作用。
- 容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队,就可以多线程的执行命令。
- 容易实现对请求的撤销和重做。
- 命令模式不足:可能导致某些系统有过多的具体命令类,增加了系统的复杂度,这点在使用的时候要注意。
- 空命令也是一种设计模式,它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中,如果没有用空命令,每按下一个按键都要判空,这会给编码带来一定的麻烦。
- 命令模式经典的应用场景:界面的一个按钮都是一条命令、模拟 CMD(DOS 命令)订单的撤销/恢复、触发-反馈机制。
14.5 在 Spring 框架中的应用
Spring 框架的 JdbcTemplate 就使用到了命令模式:
- StatementCallback 接口,类似命令接口(Command);
class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider
,匿名内部类, 实现了命令接口,同时也充当命令接收者;- 命令调用者 是 JdbcTemplate , 其中 execute(StatementCallback
action) 方法中,调用 action.doInStatement
方法,不同的实现 StatementCallback 接口的对象,对应不同的 doInStatemnt 实现逻辑,实现 StatementCallback 命令接口的子类还有 UpdateStatementCallback、ExecuteStatementCallback、BatchUpdateStatementCallback。