• 设计模式~模板方法模式


    模板方法模式是类的行为模式。

    准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现,

    然后声明一些抽象方法迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法,

    从而对剩余的逻辑有不同的实现。这就是模板方法的用意。

    模板方法模式的结构

     这里涉及两个角色:

    抽象模板角色(Abstract Template)由如下责任:

    • 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。这个模板方法一般是一个具体方法,它给出了一个顶级逻辑的骨架,而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中,推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体的方法。

    具体模板角色(Concrete Template)的责任:

    • 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,而每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法(也就是顶级路基的组成步骤)的不同实现,从而使得顶级逻辑的实现各不相同。

    源代码:

    抽象模板类

    public abstract class AbstractClass {
    
        public void TemplateMethod(){
            //调用基本方法(由子类实现)
            doOperation1();
            doOperation2();
            doOperation3();
        }
        //基本方法的声明
        protected abstract void doOperation1();
        protected abstract void doOperation2();
        private final void doOperation3(){
            //do something
        }
    }

    具体模板类

    public class ConcreteClass extends AbstractClass {
    
        @Override
        protected void doOperation1() {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println("doOperation1");
        }
    
        @Override
        protected void doOperation2() {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println("doOperation2");
        }
    }

    这个具体类实现了 父类声明的基本方法 - doOperation1()和doOperation2() ,而这两个基本方法所代表的就是强制子类实现的剩余逻辑。

    好莱坞原则体现了模板模式的关键:

    子类可以置换掉父类的可变部分,但是子类却不可以改变模板方法所代表的顶级逻辑。

     一个例子

     考虑一个计算存款利息的例子。

     抽象类Account

    public abstract class Account {
    
        protected String accountNumber;
        /**
         * 默认构造函数
         */
        public Account(){
            accountNumber = null;
        }
        /**
         * 构造函数
         * @param accountNumber
         */
        public Account(String accountNumber){
            this.accountNumber = accountNumber;
        }
        /**
         * 模板方法,计算利息数额
         * @return
         */
        final public double calculateInterest()
        {
            double interestRate = doCalculateInterestRate();
            String accountType = doCalculateAccountType();
            double amount = calculateAmount(accountType,accountNumber);
            return amount*interestRate;
        }
        abstract protected String doCalculateAccountType();
        abstract protected double doCalculateInterestRate();
        
        /**
         * 基本方法,已经实现
         * @param accountType
         * @param accountNumber
         * @return
         */
        final public double calculateAmount(String accountType,String accountNumber){
            // retrieve amount from database...
            return 7243.00D;
        }
    }

    具体子类MoneyMarketAccount

    public class MoneyMarketAccount extends Account {
    
        /**
         * 基本方法在这里实现
         */
        @Override
        protected String doCalculateAccountType() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return "Money Market";
        }
    
        /**
         * 基本方法在这里实现
         */
        @Override
        protected double doCalculateInterestRate() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return 0.045D;
        }
    }

    具体子类CDAccount

    public class CDAccount extends Account {
    
        /**
         * 基本方法在这里实现
         */
        @Override
        protected String doCalculateAccountType() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return "Certificate of Deposite";
        }
        
        /**
         * 基本方法在这里实现
         */
        @Override
        protected double doCalculateInterestRate() {
            // TODO Auto-generated method stub
            return 0.065D;
        }
    }

    客户端

    public class Client {
    
        private static Account acct = null;
        public static void main(String[] args) {
            acct = new MoneyMarketAccount();
            System.out.println("Interest from Money Market account"+acct.calculateInterest());
            acct = new CDAccount();
            System.out.println("Interest from CD account"+acct.calculateInterest());
        }
    }

    Java语言里使用过的模板方法模式

    HttpServlet技术

      作为Java对Web系统的解决方案,HttpServlet技术时建立在模板方法模式的基础之上的。

    HttpServlet类提供了一个service()方法。这个方法调用7个do方法中的一个或几个,

    完成对客户端调用的处理。这些do方法则要由具体HttpServlet类提供。在这里,service()方法便是模板方法,

    7个do方法便是基本方法。

    模板方法模式中的方法

    模板方法中方法可以分为两大类:模板方法(Template Method)和基本方法(Primitive Method)。

    模板方法

      一个模板方法总是定义在抽象类中的,把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。

    这个模板方法一般会在抽象类中定义,并由子类不加修改的完全继承下来。

      一个抽象类可以有任意多个模板方法,而不限于一个。每一个模板方法都可以调用任意多个具体方法。

    基本方法

      基本方法又可以分为三种:抽象方法(Abstract Method)、具体方法(Concrete Method)、和钩子方法(Hook Method)。

    • 抽象方法一个抽象方法由抽象类声明,由具体子类实现
    • 具体方法一个具体方法由抽象类声明并实现,而子类并不实现或置换。
    • 钩子方法一个钩子方法由抽象类声明并实现,而子类会加以扩展。通常抽象类给出一个空实现,作为方法的默认实现。

     如何决定一个基本方法是哪一种

      决定哪一个方法应作为具体方法是一个较为简单的任务,而决定哪一个方法作为抽象方法而不是钩子方法,

    或者应作为钩子方法而不是抽象方法,则常常不是一个容易的任务。

      模板方法模式的设计理念是尽量减少必须由子类置换掉(override)的基本方法的数目。

    命名规则

    钩子方法的名字应当以do开始。

    重构的原则

    在对一个继承的等级结构做重构时,一个应当遵从的原则便是将行为尽量移动到结构的高端,而将状态尽量移动到结构的低端。

    1995年,Auer曾在文献中指出:

    1. 应当根据行为而不是状态定义一个类。

    2. 在实现行为时,是用抽象状态而不是用具体状态。

    3. 给操作划分层次。一个类的行为应当放到一个小组核心方法里面,这些方法可以很方便的在子类中加以置换。

    4. 将状态属性的确认推迟到子类中。不要在抽象类中过早的声明属性变量,应将它们尽量的推迟到子类中去声明。

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