模板方法模式的定义和组成:
模板方法模式是一种只需使用继承就可以实现的非常简单的模式。
模板方法模式由两部分结构组成,第一部分是抽象父类,第二部分是具体的实现子类。通常在抽象父类中封装了子类的算法框架,包括实现一些公共方法以及封装子类中所有方法的执行顺
序。子类通过继承这个抽象类,也继承了整个算法结构,并且可以选择重写父类的方法。
假如我们有一些平行的子类,各个子类之间有一些相同的行为,也有一些不同的行为。如果相同和不同的行为都混合在各个子类的实现中,说明这些相同的行为会在各个子类中重复出现。但实际上,相同的行为可以被搬移到另外一个单一的地方,模板方法模式就是为解决这个问题而生的。在模板方法模式中,子类实现中的相同部分被上移到父类中,而将不同的部分留待子类来实现。这也很好地体现了泛化的思想。
先泡一杯咖啡:
首先,我们先来泡一杯咖啡,如果没有什么太个性化的需求,泡咖啡的步骤通常如下:
(1) 把水煮沸
(2) 用沸水冲泡咖啡
(3) 把咖啡倒进杯子
(4) 加糖和牛奶
通过下面这段代码,我们就能得到一杯香浓的咖啡:
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> </head> <body> <script> var Coffee = function(){}; Coffee.prototype.boilWater = function(){ console.log( '把水煮沸' ); }; Coffee.prototype.brewCoffeeGriends = function(){ console.log( '用沸水冲泡咖啡' ); }; Coffee.prototype.pourInCup = function(){ console.log( '把咖啡倒进杯子' ); }; Coffee.prototype.addSugarAndMilk = function(){ console.log( '加糖和牛奶' ); }; Coffee.prototype.init = function(){ this.boilWater(); this.brewCoffeeGriends(); this.pourInCup(); this.addSugarAndMilk(); }; var coffee = new Coffee(); coffee.init(); </script> </body> </html>
泡一壶茶:
接下来,开始准备我们的茶,泡茶的步骤跟泡咖啡的步骤相差并不大:
(1) 把水煮沸
(2) 用沸水浸泡茶叶
(3) 把茶水倒进杯子
(4) 加柠檬
同样用一段代码来实现泡茶的步骤:
var Tea = function(){}; Tea.prototype.boilWater = function(){ console.log( '把水煮沸' ); }; Tea.prototype.steepTeaBag = function(){ console.log( '用沸水浸泡茶叶' ); }; Tea.prototype.pourInCup = function(){ console.log( '把茶水倒进杯子' ); }; Tea.prototype.addLemon = function(){ console.log( '加柠檬' ); }; Tea.prototype.init = function(){ this.boilWater(); this.steepTeaBag(); this.pourInCup(); this.addLemon(); }; var tea = new Tea(); tea.init();
分离出共同点:
var Beverage = function(){}; Beverage.prototype.boilWater = function(){ console.log( '把水煮沸' ); }; Beverage.prototype.brew = function(){ throw new Error( '子类必须重写 brew 方法' ); }; // 空方法,应该由子类重写 Beverage.prototype.pourInCup = function(){ throw new Error( '子类必须重写 pourInCup 方法' ); }; // 空方法,应该由子类重写 Beverage.prototype.addCondiments = function(){ throw new Error( '子类必须重写 addCondiments 方法' ); }; // 空方法,应该由子类重写 Beverage.prototype.init = function(){ this.boilWater(); this.brew(); this.pourInCup(); this.addCondiments(); };
创建 Coffee 子类和 Tea 子类:
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> </head> <body> <script> var Beverage = function(){}; Beverage.prototype.boilWater = function(){ console.log( '把水煮沸' ); }; Beverage.prototype.brew = function(){}; // 空方法,应该由子类重写 Beverage.prototype.pourInCup = function(){}; // 空方法,应该由子类重写 Beverage.prototype.addCondiments = function(){}; // 空方法,应该由子类重写 Beverage.prototype.init = function(){ this.boilWater(); this.brew(); this.pourInCup(); this.addCondiments(); }; var Coffee = function(){}; Coffee.prototype = new Beverage(); Coffee.prototype.brew = function(){ console.log( '用沸水冲泡咖啡' ); }; Coffee.prototype.pourInCup = function(){ console.log( '把咖啡倒进杯子' ); }; Coffee.prototype.addCondiments = function(){ console.log( '加糖和牛奶' ); }; var Coffee = new Coffee(); Coffee.init(); </script> </body> </html>
本章一直讨论的是模板方法模式,那么在上面的例子中,到底谁才是所谓的模板方法呢?答案是 Beverage.prototype.init 。
Beverage.prototype.init 被称为模板方法的原因是,该方法中封装了子类的算法框架,它作为一个算法的模板,指导子类以何种顺序去执行哪些方法。在 Beverage.prototype.init 方法中,
算法内的每一个步骤都清楚地展示在我们眼前。
模板方法模式的使用场景:
在 Web开发中也能找到很多模板方法模式的适用场景,比如我们在构建一系列的 UI组件,
这些组件的构建过程一般如下所示:
(1) 初始化一个 div容器;
(2) 通过 ajax请求拉取相应的数据;
(3) 把数据渲染到 div容器里面,完成组件的构造;
(4) 通知用户组件渲染完毕。
我们看到,任何组件的构建都遵循上面的 4 步,其中第(1)步和第(4)步是相同的。第(2)步不同的地方只是请求 ajax的远程地址,第(3)步不同的地方是渲染数据的方式。
于是我们可以把这 4个步骤都抽象到父类的模板方法里面,父类中还可以顺便提供第(1)步和第(4)步的具体实现。当子类继承这个父类之后,会重写模板方法里面的第(2)步和第(3)步。
添加钩子
通过模板方法模式,我们在父类中封装了子类的算法框架。这些算法框架在正常状态下是适用于大多数子类的,但如果有一些特别“个性”的子类呢?比如我们在饮料类 Beverage 中封装了
饮料的冲泡顺序:
(1) 把水煮沸
(2) 用沸水冲泡饮料
(3) 把饮料倒进杯子
(4) 加调料
这 4个冲泡饮料的步骤适用于咖啡和茶,在我们的饮料店里,根据这 4个步骤制作出来的咖啡和茶,一直顺利地提供给绝大部分客人享用。但有一些客人喝咖啡是不加调料(糖和牛奶)的。既然 Beverage 作为父类,已经规定好了冲泡饮料的 4个步骤,那么有什么办法可以让子类不受这个约束呢?
钩子方法( hook )可以用来解决这个问题,放置钩子是隔离变化的一种常见手段。我们在父类中容易变化的地方放置钩子,钩子可以有一个默认的实现,究竟要不要“挂钩”,这由子类自行决定。钩子方法的返回结果决定了模板方法后面部分的执行步骤,也就是程序接下来的走向,这样一来,程序就拥有了变化的可能。在这个例子里,我们把挂钩的名字定为customerWantsCondiments ,接下来将挂钩放入 Beverage
类,看看我们如何得到一杯不需要糖和牛奶的咖啡,代码如下:
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> </head> <body> <script> var Beverage = function(){}; Beverage.prototype.boilWater = function(){ console.log( '把水煮沸' ); }; Beverage.prototype.brew = function(){ throw new Error( '子类必须重写 brew 方法' ); }; Beverage.prototype.pourInCup = function(){ throw new Error( '子类必须重写 pourInCup 方法' ); }; Beverage.prototype.addCondiments = function(){ throw new Error( '子类必须重写 addCondiments 方法' ); }; Beverage.prototype.customerWantsCondiments = function(){ return true; // 默认需要调料 }; Beverage.prototype.init = function(){ this.boilWater(); this.brew(); this.pourInCup(); if ( this.customerWantsCondiments() ){ // 如果挂钩返回 true,则需要调料 this.addCondiments(); } }; var CoffeeWithHook = function(){}; CoffeeWithHook.prototype = new Beverage(); CoffeeWithHook.prototype.brew = function(){ console.log( '用沸水冲泡咖啡' ); }; CoffeeWithHook.prototype.pourInCup = function(){ console.log( '把咖啡倒进杯子' ); }; CoffeeWithHook.prototype.addCondiments = function(){ console.log( '加糖和牛奶' ); }; CoffeeWithHook.prototype.customerWantsCondiments = function(){ return window.confirm( '请问需要调料吗?' ); }; var coffeeWithHook = new CoffeeWithHook(); coffeeWithHook.init(); </script> </body> </html>
真的需要“继承”吗?
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> </head> <body> <script> var Beverage = function( param ){ var boilWater = function(){ console.log( '把水煮沸' ); }; var brew = param.brew || function(){ throw new Error( '必须传递 brew 方法' ); }; var pourInCup = param.pourInCup || function(){ throw new Error( '必须传递 pourInCup 方法' ); }; var addCondiments = param.addCondiments || function(){ throw new Error( '必须传递 addCondiments 方法' ); }; var F = function(){}; F.prototype.init = function(){ boilWater(); brew(); pourInCup(); addCondiments(); }; return F; }; var Coffee = Beverage({ brew: function(){ console.log( '用沸水冲泡咖啡' ); }, pourInCup: function(){ console.log( '把咖啡倒进杯子' ); }, addCondiments: function(){ console.log( '加糖和牛奶' ); } }); var Tea = Beverage({ brew: function(){ console.log( '用沸水浸泡茶叶' ); }, pourInCup: function(){ console.log( '把茶倒进杯子' ); }, addCondiments: function(){ console.log( '加柠檬' ); } }); var coffee = new Coffee(); coffee.init(); var tea = new Tea(); tea.init(); </script> </body> </html>