设计模式之模板方法模式
在我们实际开发中，如果一个方法极其复杂时，如果我们将所有的逻辑写在一个方法中，那维护起来就很困难，要替换某些步骤时都要重新写，这样代码的扩展性就很差，当遇到这种情况就要考虑今天的主角——模板方法模式。
在我们实际开发中，如果一个方法极其复杂时，如果我们将所有的逻辑写在一个方法中，那维护起来就很困难，要替换某些步骤时都要重新写，这样代码的扩展性就很差，当遇到这种情况就要考虑今天的主角——模板方法模式。
一、概念理解
模板方法模式的概念很简单，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。
既然概念叫“骨架”，那想当然的就是定义一个抽象类，这是模板方法模式的第一个角色——抽象模板角色，要有延迟子类实现骨架方法，这是模板方法的第二个角色——具体模板角色。
抽象模板角色：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。
具体模板角色：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。
二、案例实现
在我们的业务开发中往往都需要很多对象、很多方法，对象间也大都存在依赖关系，如果我们手动创建、管理对象就是一件极其困难的事。
如果我们使用工厂模式用于创建对象，使用一个容器用于管理对象，那么再使用起来就变得极其简单了。
在“这个过程”中创建对象就是一个很复杂的算法，而且创建对象的方式往往也不是单一的，我们要考虑能替换算法，这时候就可以使用模板方法模式。
假设创建对象有两种方式，一种是基于注解，一种是基于xml，我们就将该方法定义为一个模板方法，基于注解和基于xml让子类去实现。
我们用refresh()方法代表这个复杂的过程，在这个过程中应该包括：
①开始工作前的预处理；
②创建管理对象的容器(模板方法，基于注解和基于XML交给子类实现)；
③模板方法(交给子类，方便扩展)；
④其他方法（容器刷新后、国际化、应用监听、发布事件，等等等一堆事）。
我们基于模板方法模式我们实现简单的demo。
抽象模板角色：
我们在抽象模板角色中实现部分逻辑，而创建对象的容器obtainFreshBeanFactory()方法交给子类实现，onRefresh()空方法交给子类实现便于扩展。
/**
* 抽象模板角色
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public abstract class AbstractApplicationContext {
/**
* 案例中容器和对象的创建全过程
*/
public void refresh(){
this.prepareRefresh();
this.obtainFreshBeanFactory();
this.onRefresh();
}
protected void prepareRefresh(){
System.out.println("我用于开始工作前的预处理...");
}
protected void obtainFreshBeanFactory(){
System.out.println("我用于创建默认管理对象的容器...");
}
/**
* 模板方法，子类去实现[springboot实现了他，感兴趣具体可以研究一下]
*/
protected void onRefresh() {
}
protected void otherMethod(){
System.out.println("容器刷新后、国际化、应用监听、发布事件，等等等，一堆事");
}
}
具体模板角色-基于注解创建管理对象的容器
/**
* 具体模板角色-基于注解
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public class ApplicationContextAnnotation extends AbstractApplicationContext {
@Override
protected void obtainFreshBeanFactory() {
System.out.println("这是基于注解的创建对象容器...");
}
}
具体模板角色-基于xml创建管理对象的容器
/**
* 具体模板角色-基于xml
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public class ApplicationContextXml extends AbstractApplicationContext {
@Override
protected void obtainFreshBeanFactory() {
System.out.println("这是xml的创建对象容器...");
}
}
客户端-模拟容器启动过程：
/**
* 容器启动过程
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//基于xml方式
ApplicationContextXml applicationContextXml = new ApplicationContextXml();
applicationContextXml.refresh();
//基于注解方式
ApplicationContextAnnotation annotation=new ApplicationContextAnnotation();
annotation.refresh();
}
}
我用于开始工作前的预处理...
这是xml的创建对象容器...
容器刷新后、国际化、应用监听、发布事件，等等等，一堆事
我用于开始工作前的预处理...
这是基于注解的创建对象容器...
容器刷新后、国际化、应用监听、发布事件，等等等，一堆事
对Spring源码稍微有点了解的同学大概已经知道，我们案例实现的正是简易版的Spring的Refresh()方法，Refresh()方法是Spring最核心的方法，Spring良好的扩展性正是离不开模板方法模式的运用。下图为Spring核心Refresh()方法的执行大流程注释。
在我们案例中的onRefresh()的空方法，实际中Springboot就是实现了这个空方法，onRefresh()方法调用了Tomcat的jar包启动，这也是Springboot不需要手动注入Tomcat的原因。
相信通过这个案例的理解，大部分同学不仅能很好的理解模板方法模式，想必对Spring的启动过程也有了一个大概的了解。
三、总结
模板方法应用场景太普遍了，在实际开发中有多个子类共有的方法，并且逻辑相同，可以考虑使用模板方法模式。当面对重要、复杂的算法，也可以把核心算法设计为模板方法模式，相关细节则由各个子类实现。
模板方法优点突出：封装不变部分，扩展可变部分；提取公共代码，便于维护；行为由父类控制，子类实现。
模板方法的缺点很明显，当方法实现过多的时候，每一个不同的实现都需要一个子类来实现，这必然导致类的个数增加，使得系统变得更加庞大。
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设计模式的学习要成体系，推荐你看我往期发布的设计模式文章。
