模板設計-base

什么是模板？

舉個簡單的例子，以AABB的格式，寫出一個詞語，你可能會想到，明明白白，干干凈凈等，
這個AABB就是一個模板，對模板心中有了一個清晰的概念之后，我們再來看今天我們的內容，模板設計。

實現思路

我們在父類中，定義處理流程的框架，子類中實現具體處理。

要如何實現這樣的思路呢？

在父類中定義多個抽象方法，然后由一個模板方法來進行調用，決定如何使用這些模板方法，就形成了處理流程的框架。

子類繼承父類，只需要實現抽象方法。這樣一來模板方法就留在了父類中，各個子類都可以有自己的實現方式。

代碼實現

我們定義AbstractDisplay作為父類里面有open、print、close 3個抽象方法，一個display模板方法。

charDisplay和StringDisplay作為AbstractDisplay的子類，去實現各自的open、print、close方法。
最終我們用子類統一去調用父類已經實現的display模板方法，查看效果。

public abstract class AbstractDisplay {/*** 交給字類實現的抽象方法（1） open*/public abstract void open();/*** 交給字類實現的抽象方法（2）print*/public abstract void print();/*** 交給字類實現的抽象方法（3）close*/public abstract void close();/*** 模板方法，先調用open在調用5次print方法，最后調用close。* 可以看出，父類中只調用抽象方法，但不實現抽象方法，具體實現交給子類。*/public final void display(){open();for (int i = 0; i < 5; i++) {print();}close();}
}

接下來讓我們看看CharDisplay和StringDisplay是如何實現的。

public class CharDisplay extends AbstractDisplay{private char character;public CharDisplay(char c){this.character = c;}@Overridepublic void open() {System.out.print("<<");}@Overridepublic void print() {System.out.print(character);}@Overridepublic void close() {System.out.println(">>");}
}

public class StringDisplay extends AbstractDisplay{private String string;private Integer times;public StringDisplay(String string) {this.string = string;times = string.toCharArray().length;}@Overridepublic void open() {System.out.print("+");for (int i = 0; i < times; i++) {System.out.print("-");}System.out.println("+");}@Overridepublic void print() {System.out.println("|"+string+"|");}@Overridepublic void close() {System.out.print("+");for (int i = 0; i < times; i++) {System.out.print("-");}System.out.println("+");}
}

讓我們在Main類中調用試試看吧

public class Main3 {public static void main(String[] args) {//生成一個持有'H'的CharDisplay實例AbstractDisplay d1 = new CharDisplay('H');//生成一個持有'Hello,world.'的StringDisplay類的實例AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello,world.");//由于d1、d2都是AbstractDisplay的實例，可以調用繼承的display方法，實際的程序行為取決于CharDisplay類和StringDisplay類的具體實現d1.display();d2.display();}
}

輸出結果

我們創建了一個AbstractDisplay的模板，最終卻生成了兩種不同的結果！就像AABB的模板最終可以生成明明白白和干干凈凈一樣！

恭喜你！！掌握了模板設計模式的基本使用！接下來讓我們拓展一下思路。

思路拓展

可以使邏輯處理通用化

使用 Template Method模式究竟能帶來什么好處呢?

讓我們先看看Template Method模式的類圖是什么樣的

使用 Template Method模式究竟能帶來什么好處呢?

這里，它的優點是由于在父類的模板方法中編寫了算法，因此無需在每個子類中再重復編寫算法。

例如，我們沒使用 Template Method模式，而是使用文本編輯器的復制和粘貼功能編寫了多個ConcreteClass角色。此時，會出現ConcreteClass1、ConcreteClass2、Concreteclass3 等很多相似的類。編寫完成后立即發現了Bug還好，但如果是過一段時間才發現在Concreteclass1中有 Bug，該怎么辦呢?這時，我們就必須將這個 Bug的修改反映到所有的 ConcreteClass 角色中才行。

關于這一點，如果是使用 Template Method模式進行編程，當我們在模板方法中發現Bug時只需要修改模板方法即可解決問題。

父類與子類之間的協助

在 Template Method模式中，父類和子類是緊密聯系、共同工作的。因此，在子類中實現父類中聲明的抽象方法時，必須要理解這些抽象方法被調用的時機。在看不到父類的源代碼的情況下想要編寫出子類是非常困難的。

模板設計-plus

練習題一

java.io.Inputstream類使用了Template Method模式。請閱讀官方文檔(JDK的API參考資料 )，從中找出需要用java.io.Inputstream 的子類去實現的方法。

練習題二

上面給出的AbstractDisplay類的display方法如下

public final void display(){....
}
這里使用了final修飾符，請問這是想表達什么意思呢？

練習題三

如果想要讓示例程序中的open、print、close方法可以被具有繼承關系的類和同一程序包中的類調用，但是不能被無關的其他類調用，應當怎么做呢?

練習題四

Java中的接口與抽象類很相似。接口同樣也是抽象方法的集合，但是在TemplateMethod 模式中，我們卻無法使用接口來扮演AbstractClass角色，請問這是為什么呢?

答案

練習題一

查閱文檔后，你就會知道，InputStream是一個抽象類，其中需要子類實現的抽象方法只有一個就是read方法啦！

練習題二

final關鍵字修飾方法的時候，表示定義在父類中的模板方法display無法在子類中進行重寫，這正和我們期望的一致，我們希望模板方法由父類直接實現，即父類直接定義抽象方法的使用框架，不希望子類再去進行重寫，使用模板設計模式時，子類也不應該重寫模板方法。

練習題三

可以將AbstractDisplay類中的open，print，close方法的可見性聲明為protected。這樣就可以讓繼承該類的子類調用這些方法，而其他包中的類無法調用這些方法(不過同一個包中的類依然可以調用這些方法)。

練習題四

這是因為 TemplateMethod模式中的AbstractClass角色必須實現處理的流程。在抽象類中可以實現一部分方法(例如 AbstractDisplay類中的display方法)，但是在接口中是無法實現方法的。因此，在TemplateMethod 模式中，無法用接口替代抽象類。

在Java8之前以上結論成立，在Java8之后，引入了defualt關鍵字，增強了接口的功能，使得接口也可以實現方法。

知識關聯性

Factory Method 模式(工廠模式)

是將 Template Method 模式用于生成實例的一個典型例子。

Strategy模式（策略模式）

在 Template Method 模式中，可以使用繼承改變程序的行為。這是因為 Template Method 模式在父類中定義程序行為的框架，在子類中決定具體的處理。
與此相對的是 Strategy模式，它可以使用委托改變程序的行為。與Template Method 模式中改變部分程序行為不同的是，Strategy模式用于替換整個算法。

模板設計模式(Template Method)的講解到此就結束啦，感謝閱讀。💕