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大话设计模式之---模板方法模式

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Java 设计

在学习java的过程中，我们肯定听到过设计模式这名词，在行业中有这么一句话，若您能熟练的掌握23种设计模式，那么你便是大牛！

好了，废话不多说，今天我跟大家分享一下23种设计模式之一的模板方法设计模式

首先我们要知道什么是模板方法设计模式？

　　模板方法设计模式就是定义一个操作中的算法骨架，而将一些实现步骤延迟到子类当中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

为什么要使用模板方法设计模式？
　　模板方法模式是比较简单的一种设计模式，但是它却是代码复用的一项基本的技术，在类库中尤其重要，它遵循“抽象类应当拥有尽可能多的行为，应当拥有尽可能少的数据”的重构原则。作为模板的方法要定义在父类中，在方法的定义中使用到抽象方法，而只看父类的抽象方法是根本不知道怎样处理的，实际做具体处理的是子类，在子类中实现具体功能，因此不同的子类执行将会得出不同的实现结果，但是处理流程还是按照父类定制的方式。这就是模板方法的要义所在，制定算法骨架，让子类具体实现。

在什么情况下使用？
　　　　　-->算法或操作遵循相似的逻辑
　　
　　　-->重构时(把相同的代码抽取到父类中)

　　　-->重要、复杂的算法，核心算法设计为模板算法

接下来我们来看看到底怎么才能实现模板方法设计模式
我们以饮料机为示例的原型，每台饮料机都可以制作出不同的饮料，如同一台饮料机可制作咖啡还可以制作茶
　　假如：制作咖啡的步骤如下：　　　　　　　　制作茶的步骤如下：
　　　　　　1.将水煮沸　　　　　　　　　　　　　　　　1.将水煮沸
　　　　　　2.用沸水泡咖啡　　　　　　　　　　　　　　2.用沸水将茶叶煮五到六分钟
　　　　　　3.将咖啡倒入杯中　　　　　　　　　　　　　3.将茶水倒入杯中
　　　　　　4.假如糖块或牛奶　　　　　　　　　　　　　4.加入柠檬或不加任何东西
那么，由上面的背景可见，我们制作咖啡和制作茶的步骤中 1 3是完全一致的，而2 4则是各自执行的各自的步骤
所有我们就可以设计一个模板，来规范制作过程

/*             
 * 抽象类   饮料机模板类
 */
public abstract class Template {
    /*
     * 制备饮料的模板方法
     * 封装了所有子类的共同遵循的算法框架
     */
    public final void driveTemplate(){ //这个模板必须用final修饰，因为不能允许子类修改这个模板框架，只能是修改特定的步骤
        //1.将水煮沸
        boilWater();
        //2. 炮制饮料
        blew();
        //3. 倒入杯中
        pourInCup();
       //4. 进入调味料
        addCondiments();  
    }
}

如上代码就是定义了一个制作饮料的模板，将具体的步骤都罗列出来了
因为我们的步骤1和步骤3都是相同的所以我们可以将其实现方法定义为私有的，以减少代码的复杂度，而步骤2和步骤4则可定义为抽象方法，其实现交由其子类完成
如：

/*
     * 基本方法，将水煮沸
     */
    private void boilWater() {
        System.out.println("将水煮沸");
    }

    /*
     * 基本方法，倒入杯中
     */
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }

    /*
     * 抽象的基本方法  加入调味料
     */
    public abstract void addCondiments();

    /*
     * 抽象的基本方法  炮制饮料
     */
    public abstract void blew();

这样我们就定义好了一个模板方法了，我们可以通过创建一个子类来继承自这个模板，重新其抽象方法
如制作咖啡

/*
 * 制备咖啡的具体实现
 */
public class Coffee extends Template {

    //加入调味料
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("加入糖和牛奶");
    }

    //炮制咖啡
    @Override
    public void blew() {
        System.out.println("用沸水冲泡咖啡");
    }

}

或者是制作茶

/*
 * 制备茶的具体实现
 */
public class Tea extends Template {
    //添加调料
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("加入柠檬");
    }
    //冲泡茶
    @Override
    public void blew() {
        System.out.println("用80度的热水浸泡茶叶5分钟");
    }

}

这样我们在测试类中就能很清楚的看到结果了

//测试类
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("制备咖啡");
        Template t1=new Coffee();
        t1.driveTemplate();
        System.out.println("咖啡制备完成");
        System.out.println("=====================");
        System.out.println("制备茶");
        Template t2=new Tea();
        t2.driveTemplate();
        System.out.println("制备茶完成");
    }
}

测试结果如图

当然，如果我们现在有另外一种需求呢？就是我制作茶的时候不想要添加任何东西，这时候我们使用上面的方法是没法完成的，这时候我们就引出了
模板方法设计模式中的另一个名词，钩子函数
我们可以使用钩子函数来判断是否要执行某一步的操作
如：

/*             
 * 抽象类   饮料机模板类
 */
public abstract class Template {
    /*
     * 制备饮料的模板方法
     * 封装了所有子类的共同遵循的算法框架
     */
    public final void driveTemplate(){ //这个模板必须用final修饰，因为不能允许子类修改这个模板框架，只能是修改特定的步骤
        //1.将水煮沸
        boilWater();
        //2. 炮制饮料
        blew();
        //3. 倒入杯中
        pourInCup();

        //钩子函数进行判定(例如茶不想加入调味料)
        if(isRight()){
            //4. 进入调味料
            addCondiments();
        }
    }

    /*
     * 基本方法，将水煮沸
     */
    private void boilWater() {
        System.out.println("将水煮沸");
    }

    /*
     * 基本方法，倒入杯中
     */
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }

    /*
     * 抽象的基本方法  加入调味料
     */
    public abstract void addCondiments();

    /*
     * 抽象的基本方法  炮制饮料
     */
    public abstract void blew();

    //钩子函数  判断用户是否要执行某些功能  
    public boolean isRight(){
        return true;
    }

}

假如在制作茶的时候不想加任何东西，那么我们只需要在制作茶的子类中将钩子函数重写即可

/*
 * 制备茶的具体实现
 */
public class Tea extends Template {
    //添加调料
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("加入柠檬");
    }
    //冲泡茶
    @Override
    public void blew() {
        System.out.println("用80度的热水浸泡茶叶5分钟");
    }
    //重写钩子函数 改变其值
    @Override
    public boolean isRight(){
        return false;
    }

}

这样的执行结果如图