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设计模式-模板方法

article 2024/10/19 16:51:15

模板方法（Template Method）是行为型设计模式的一种，它在一个抽象类中定义了一个算法的骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中实现。通过这种方式，模板方法使得子类可以在不改变算法整体结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

适用场景：

算法步骤固定，但部分实现可变：当一个算法的整体流程是确定的，但其中某些步骤的实现是可变的。
代码复用：通过将公共的代码上移到抽象类中，减少重复代码。
控制子类扩展：通过在抽象类中定义模板方法，控制算法的执行流程，防止子类改变算法的顺序。

结构：

抽象类（AbstractClass）：定义算法的骨架，包括模板方法和基本方法。
- 定义了模板方法 templateMethod()，该方法按照一定的顺序调用基本方法。模板方法一般是 final 的，以防止子类改变算法的流程。
- 包含若干个基本方法 primitiveOperation()，可以是抽象的，也可以有默认实现。
具体类（ConcreteClass）：实现抽象类中的抽象方法，完成算法中可变的部分。

示例：

以制作饮料（咖啡和茶）为例：

1. 抽象类：Beverage

public abstract class Beverage {

    // 模板方法，定义了制作饮料的流程
    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();              // 抽象方法，由子类实现
        pourInCup();
        addCondiments();     // 抽象方法，由子类实现
    }

    // 基本方法，所有子类共有
    private void boilWater() {
        System.out.println("烧开水");
    }

    // 基本方法，所有子类共有
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }

    // 抽象方法，子类需要实现
    protected abstract void brew();

    // 抽象方法，子类需要实现
    protected abstract void addCondiments();
}

2. 具体类：Tea（茶）

public class Tea extends Beverage {

    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("浸泡茶叶");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("添加柠檬");
    }
}

3. 具体类：Coffee（咖啡）

public class Coffee extends Beverage {

    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("冲泡咖啡");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("添加糖和牛奶");
    }
}

4. 测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage tea = new Tea();
        tea.prepareRecipe();

        System.out.println("-----------------");

        Beverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareRecipe();
    }
}

5. 运行结果

烧开水
浸泡茶叶
倒入杯中
添加柠檬
-----------------
烧开水
冲泡咖啡
倒入杯中
添加糖和牛奶

钩子方法（Hook）的应用

有时，我们希望子类能够控制算法的某些步骤是否执行，可以使用钩子方法：

1. 修改抽象类

public abstract class BeverageWithHook {

    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        if (customerWantsCondiments()) { // 钩子方法，决定是否添加调料
            addCondiments();
        }
    }

    private void boilWater() {
        System.out.println("烧开水");
    }

    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }

    protected abstract void brew();

    protected abstract void addCondiments();

    // 钩子方法，默认返回 true，子类可根据需要重写
    protected boolean customerWantsCondiments() {
        return true;
    }
}

2. 修改具体类

public class TeaWithHook extends BeverageWithHook {

    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("浸泡茶叶");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("添加柠檬");
    }

    @Override
    protected boolean customerWantsCondiments() {
        // 例如，根据用户输入决定是否添加调料
        return getUserInput().equalsIgnoreCase("y");
    }

    private String getUserInput() {
        // 模拟用户输入，实际应用中可使用 Scanner 等获取输入
        return "n";
    }
}