设计模式实验室(11)——模板方法模式

什么是模板方法模式？

模板方法模式是一种类行为型模式。

模板方法模式其实就是在不改变代码的情况下，实现了对某些步骤的重定义。

模板方法模式是一个结构比较简单的行为型设计模式，仅仅用到了继承的特性。模板方式将算法流程封装到父类方法中，而在子类中对个算法步骤进行不同的实现，从而实现不同的算法结果。

模板方法模式广泛应用生活中，比如我们常见的点餐系统，具体步骤概括来说就是落位→点餐→上餐→结账。这四个步骤对于每位来就餐的顾客都是相同的，不同的是每个步骤的具体细节，所以我们可以通过模板方法模式实现点餐系统。

核心结构

• AbstractClass。抽象类，在抽象类中，声明了基本操作方法，基本操作方法可以是具体实现，也可以是抽象的，完全交由子类实现。同时实现了一个总体的算法步骤方法，在步骤方法中对基本方法进行了组合，模板方法不仅可以调用抽象类中实现的基本方法，还可以调用子类的实现的基本方法，亦或是调用其他对象中的方法。
• ConcreteClass。实现类。继承自抽象类，用于实现或重写在父类中声明的基本方法，来完成具体的算法步骤。

由于目前JDK 8中已经支持接口中实现default方法，也就是我们也可以通过接口的方式作为AbstractClass。

类图展示

代码分析

由于模板方法模式的简单性，我们将简单的用之实现推送的场景。

首先我们需要定义一个抽象模板类：

/**
 * Created by <sunshine> mysunshinedreams@163.com on 2017/1/31.
 * 模板方法模式——抽象模板
 */
public abstract class Template {

    /**
     * 调用模板方法
     */
    public void message() {
        title();
        content();
        extraFileds();
        if (isTimingPush()) {
            System.out.println("The message will be sent in the future");
        } else {
            System.out.println("The message is sending");
        }
    }

    public abstract void title();

    public abstract void content();

    public abstract void extraFileds();

    public abstract boolean isTimingPush();

    public abstract boolean isNotification();
}

接着我们根据模板方法模式，定义两种推送场景。

Android推送场景：

/**
 * Created by <sunshine> mysunshinedreams@163.com on 2017/1/31.
 * 模板方法模式——具体模板
 */
public class AndroidMessagePush extends Template {

    @Override
    public void message() {
        super.message();
    }

    @Override
    public void title() {
        if (isNotification()) {
            System.out.println("Android message's title is building");
        }
    }

    @Override
    public void content() {
        System.out.println("Android message's contents building");
    }

    @Override
    public void extraFileds() {
        System.out.println("Android message's extra fields building");
    }

    @Override
    public boolean isTimingPush() {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean isNotification() {
        return false;
    }
}

iOS推送场景：

/**
 * Created by <sunshine> mysunshinedreams@163.com on 2017/1/31.
 * 模板方法模式——具体模板
 */
public class IOSNotificationPush extends Template {

    @Override
    public void message() {
        super.message();
    }

    @Override
    public void title() {
        if (isNotification()) {
            System.out.println("IOS notification;s title building");
        }
    }

    @Override
    public void content() {
        System.out.println("IOS notification's contents building");
    }

    @Override
    public void extraFileds() {
        System.out.println("IOS notification's extra fields building");
    }

    @Override
    public boolean isTimingPush() {
        return true;
    }

    @Override
    public boolean isNotification() {
        return true;
    }
}

模板方法模式就是如此的简单，所以我们需要活学活用。

惯例，测试代码：

/**
 * Created by sunshine on 2017/6/20.
 * 模板方法模式测试
 */
public class TemplateTest {

    public static void main(String[] args) {
        Template androidMessagePush = new AndroidMessagePush();
        androidMessagePush.message();
        Template iOSNotificationPush = new IOSNotificationPush();
        iOSNotificationPush.message();
    }
}

模式总结

优点

• 代码复用，设计得当的话，大大减少了无用代码。
• 子类中可以根据钩子判断算法步骤是否执行，提高了系统设计的灵活性。
• 符合单一职责原则和开闭原则。不同的子类可以实现不同的抽象模板。

缺点

• 如果基于抽象模板的类过多，可能会造成系统的类急剧膨胀。

针对这种情形，我们可以使用结合桥接模式进行复合模式设计。

适用场景

• 算法步骤基本类似，具体实现略有不同。
• 代码重构，多个类中的公共代码可以提到父类中完成。
• 需要通过子类来决定父类算法中的某个步骤是否执行，实现子类对父类的反向控制。