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设计模式之模版方法模式（Template Method Pattern）

模版方法模式，用来封装算法骨架（流程），某些步骤由子类实现。此外还有另一个模式：策略模式，二者都是用来封装算法的，但侧重点不同，本文展开详细讨论。

免费2015-03-07#Design_Pattern#模版方法模式#Template Method Pattern

试读

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一.什么是模版方法模式？

首先，模版方法模式是用来封装算法骨架的，也就是算法流程

既然被称为模版，那么它肯定允许扩展类套用这个模版，为了应对变化，那么它也一定允许扩展类做一些改变

事实就是这样，模版方法模式封装了算法流程，但允许由子类负责实现某些步骤细节

二.举个例子

假设我们要开一家允许加盟的炸酱面店，我们拥有独家秘制的酱料配方，以及独特的制作工艺，美味只此一家，地球上大多数人每天都吃我们的炸酱面，所以我们有了大量的加盟者

为了盈利，我们当然不能公开制作工艺与酱料配方，但由于加盟者经营地域的差异，制作细节又存在差异，比如北京人喜欢吃细面硬面，陕西人喜欢吃宽面软面，我们也不能为了保护配方而让北京的加盟者继续卖我们的宽面

所以我们需要把制作工艺与保密配方保护起来，谁都不允许修改，同时把面条的制作以及烹煮方式公开出去，允许加盟者修改。那么，要如何实现这样的需求？

没错，模版方法就是为此而生的

首先，我们需要建立模版类，把该保护的保护起来，把该公开的公开出去：

package TemplateMethodPattern;

/**


    

  • 

    @author ayqy
    

    • 

  • 

    定义炸酱面模版类
*/
public abstract class Noodles {
public void cook(){
//制作面条
makeNoodles();
//制作酱料
makeSauce();
//烹煮面条
boilNoodles();
//添加酱料
addSauce();
}
    

    /**
    

      

    • 把秘制酱料保护起来
*/
private void makeSauce(){
System.out.println("做好一份独家秘制酱料");
}
      • 

    

    /**
    

      

    • 把添加剂量保护起来
*/
private void addSauce(){
System.out.println("添加适量的秘制酱料");
}
      • 

    

    public abstract void makeNoodles();
public abstract void boilNoodles();
}

定义好了模版，90%的工作就已经完成了，下面开始实现具体类

北京炸酱面：

package TemplateMethodPattern;

/**


    

  • 

    @author ayqy
    

    • 

  • 

    实现北京炸酱面具体类
*/
public class BJNoodles extends Noodles{
    

    @Override
public void makeNoodles() {
System.out.println("做好一份有北京特色的手工面");
}
    

    @Override
public void boilNoodles() {
System.out.println("按北京特色煮面法煮好面条");
}
}

陕西炸酱面：

package TemplateMethodPattern;

/**


    

  • 

    @author ayqy
    

    • 

  • 

    实现陕西炸酱面具体类
*/
public class SXNoodles extends Noodles{
    

    @Override
public void makeNoodles() {
System.out.println("做好一份有陕西特色的手工面");
}
    

    @Override
public void boilNoodles() {
System.out.println("按陕西特色煮面法煮好面条");
}
}

有了这些具体类，我们按照地域分配给加盟者就好了

三.效果示例

先实现一个测试类：

package TemplateMethodPattern;

/**


    

  • 

    @author ayqy
    

    • 

  • 

    实现一个测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
//创建北京炸酱面对象
Noodles bjnoodles = new BJNoodles();
//创建陕西炸酱面对象
Noodles sxnoodles = new SXNoodles();
    

     System.out.println("北京炸酱面制作工艺：");
 bjnoodles.cook();//做一份北京炸酱面
 System.out.println("\n陕西炸酱面制作工艺：");
 sxnoodles.cook();//做一份陕西炸酱面

    

    }
}

运行结果：

四.多一点思考

上面的例子中，我们很轻松的实现了对算法骨架的封装，而且允许扩展类自定义某些步骤细节，似乎很轻松也很完美

那好，让我们改改需求吧：

最近提倡绿色健康生活，大家都喜欢吃点蔬菜，我们传统的炸酱面不得不与时俱进，做好之后还要添点蔬菜。但问题是有的地方并不喜欢添加蔬菜，他们习惯了老字号炸酱面的风味，坚决不要蔬菜。所以我们不能简单地改变制作工艺，添加一道工序来加蔬菜。如果能在模版中定义一个可选的操作就再好不过了，让加盟者自己选择要不要加点儿蔬菜

于是，我们需要对之前的模版做一点点改动：

package TemplateMethodPattern;

/**


    

  • 

    @author ayqy
    

    • 

  • 

    定义炸酱面模版类
*/
public abstract class Noodles {
private boolean wantVegetables = false;//要不要蔬菜
    

    public void setWantVegetables(boolean wantVegetables) {
this.wantVegetables = wantVegetables;
}
    

    public void cook(){
//制作面条
makeNoodles();
//制作酱料
makeSauce();
//烹煮面条
boilNoodles();
    

     //要不要添点儿蔬菜
 if(wantVegetables)
 	addVegetables();
 
 //添加酱料
 addSauce();

    

    }
    

    /**
    

      

    • 把秘制酱料保护起来
*/
private void makeSauce(){
System.out.println("做好一份独家秘制酱料");
}
      • 

    

    /**
    

      

    • 把添加剂量保护起来
*/
private void addSauce(){
System.out.println("添加适量的秘制酱料");
}
      • 

    

    /**
    

      

    • 添加时令蔬菜
*/
public void addVegetables(){
//空的实现
}
      • 

    

    public abstract void makeNoodles();
public abstract void boilNoodles();
}

注意，为了添加可选的操作，我们做了这么几件事情：

  1. 定义标志变量（选/不选）
  2. 提供标志变量的setter，供扩展类选择
  3. 修改算法骨架，加入新的可选步骤
  4. 为新的步骤提供一个空的实现（注意，这一步很重要，提供空的实现而不是定义一个抽象方法，避免了对现有扩展类的修改，这个在模版方法模式的术语中被称为Hook钩子）

五.模版方法模式与策略模式

这两个模式都是用来封装算法的，让我们来对比一下：

 策略模式模版方法模式
概念封装算法步骤，允许子类选择已有的策略（步骤细节）封装算法骨架（流程），允许由子类负责实现某些细节
实现方式用组合来实现用继承来实现
目标实现了算法步骤的选择实现了算法的流程控制
亮点支持运行时动态改变步骤（策略）支持运行时动态改变算法流程（用hook来实现）
具体步骤把易于变化的同类算法细节（步骤）找出来，再定义一个算法族（接口）把它们封装起来把算法骨架抽象出来并封装在基类（模版类）中
总结封装步骤封装流程

举个例子：

假设现在有一个算法，流程是A->B->C->D，C步骤的具体实现可能有c1,c2,c3三种不同方法

策略模式：

  1. 定义一个行为接口C，定义execute方法
  2. 实现具体类c1,c2,c3扩展自接口C（c1,c2,c3三种行为供调用者选择）
  3. 在基类中添加一个属性，类型为接口C，并提供setter
  4. 扩展自基类的具体类将通过调用setter来动态改变行为

模版方法模式：

  1. 定义基类（模版类），在基类中定义算法流程（把流程封装起来）
  2. 在基类中把C步骤定义为抽象方法
  3. 扩展自基类的具体类将提供自己的实现（c1,c2,c3或者其它）

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