模板模式

模板模式（Template Pattern）定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构,即可重定义该算法的某些特定步骤。它属于行为型模式。模板模式基于继承的代码复用技术，把不变算法封装到父类中实现，而把可变算法由子类继承实现。

在模板模式中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板，子类可以按需要重写方法，但调用将以抽象类中定义的方式进行。模板模式属于行为型模式。

介绍

意图：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。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

主要解决：一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。

何时使用：有一些通用的方法。

如何解决：将这些通用算法抽象出来。

关键代码：在抽象类实现，其他步骤在子类实现。

应用范例： 1、在造房子的时候，地基、走线、水管都一样，只有在建筑的后期才有加壁橱加栅栏等差异。 2、西游记里面菩萨定好的 81 难，这就是一个顶层的逻辑骨架。 3、spring 中对 Hibernate 的支持，将一些已经定好的方法封装起来，比如开启事务、获取 Session、关闭 Session 等，程序员不重复写那些已经规范好的代码，直接丢一个实体就可以保存。

优点： 1、封装不变部分，扩展可变部分。 2、提取公共代码，便于维护。 3、行为由父类控制，子类实现。

缺点：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。

使用场景：

  • 1、算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
  • 2、当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。
  • 3、当需要控制子类的扩展时，模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展。

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。

模板模式的 UML 图

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!

注意事项：为了防止算法骨架被恶意的破坏或者恶意的操作，一般在使用模板模式的时候，模板方法都会加上final这个关键字来限制。

将作用于某种数据结构中的各元素的操作分离出来封装成独立的类，使其在不改变数据结构的前提下可以添加作用于这些元素的新的操作，为数据结构中的每个元素提供多种访问方式。它将对数据的操作与数据结构进行分离，是行为类模式中最复杂的一种模式。