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设计模式详解（十一）：模板方法——Template Method

article 2024/12/21 16:00:20

Template Method 设计模式

1. 概述

Template Method 是一种行为设计模式，它定义了一个算法的框架，并允许子类在不改变算法结构的前提下重新定义算法中的某些步骤。

在 Template Method 模式中：

父类（抽象类）定义了算法的骨架（模板方法），包括一系列步骤。
子类可以覆盖其中的某些步骤，而不改变整体的流程。

Template Method 的定义

Template Method 模式是一种将算法的步骤结构固定下来的设计模式，通过一个模板方法（Template Method）定义算法的执行顺序，同时将部分步骤的实现延迟到子类中去完成。通俗来说，就是定义一个通用的流程框架，并允许子类根据需要填充其中的具体步骤。

模式的好处

代码复用：将通用的算法框架抽取到父类中，减少代码重复。
易于扩展：子类可以覆盖父类中的某些步骤，满足不同的业务需求，而不影响整体流程。
符合开闭原则：对扩展开放，对修改关闭，算法的整体结构不会轻易被改变。

适用场景

当多个子类之间存在相同的操作流程，但部分步骤的实现不同。
需要将算法的具体实现延迟到子类中，同时保持整体的逻辑结构一致。
需要复用算法的骨架，同时允许子类进行定制化操作。

UML 类图

解释：

AbstractClass 是抽象类，定义了 templateMethod，它调用了一系列步骤（step1, step2 等）。
ConcreteClass 是子类，实现了抽象类中定义的具体步骤。

2. 代码示例

2.1 基本示例

以下是一个简单的 Template Method 示例：

// 抽象类
abstract class TemplateMethod {
    // 模板方法
    public final void execute() {
        step1();
        step2();
        optionalStep();
    }

    // 基本步骤，由子类实现
    abstract void step1();
    abstract void step2();

    // 可选步骤，提供默认实现
    void optionalStep() {
        System.out.println("执行可选步骤");
    }
}

// 具体实现类
class ConcreteClassA extends TemplateMethod {
    @Override
    void step1() {
        System.out.println("ConcreteClassA: 执行步骤1");
    }

    @Override
    void step2() {
        System.out.println("ConcreteClassA: 执行步骤2");
    }
}

class ConcreteClassB extends TemplateMethod {
    @Override
    void step1() {
        System.out.println("ConcreteClassB: 执行步骤1");
    }

    @Override
    void step2() {
        System.out.println("ConcreteClassB: 执行步骤2");
    }

    @Override
    void optionalStep() {
        System.out.println("ConcreteClassB: 重写了可选步骤");
    }
}

// 客户端代码
public class TemplateMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TemplateMethod templateA = new ConcreteClassA();
        TemplateMethod templateB = new ConcreteClassB();

        System.out.println("执行 ConcreteClassA:");
        templateA.execute();

        System.out.println("\n执行 ConcreteClassB:");
        templateB.execute();
    }
}

输出结果

执行 ConcreteClassA:
ConcreteClassA: 执行步骤1
ConcreteClassA: 执行步骤2
执行可选步骤

执行 ConcreteClassB:
ConcreteClassB: 执行步骤1
ConcreteClassB: 执行步骤2
ConcreteClassB: 重写了可选步骤

3. Android 中的应用

3.1 RecyclerView.Adapter

RecyclerView.Adapter 是一个典型的 Template Method 设计模式的应用。

onCreateViewHolder()：创建 ViewHolder。
onBindViewHolder()：绑定数据到 ViewHolder。
getItemCount()：返回数据项数量。

Adapter 定义了完整的数据绑定流程，但子类负责实现各个具体步骤。

代码示例

public class MyAdapter extends RecyclerView.Adapter<MyAdapter.ViewHolder> {
    private List<String> data;

    public MyAdapter(List<String> data) {
        this.data = data;
    }

    @Override
    public ViewHolder onCreateViewHolder(ViewGroup parent, int viewType) {
        View view = LayoutInflater.from(parent.getContext())
                .inflate(android.R.layout.simple_list_item_1, parent, false);
        return new ViewHolder(view);
    }

    @Override
    public void onBindViewHolder(ViewHolder holder, int position) {
        holder.textView.setText(data.get(position));
    }

    @Override
    public int getItemCount() {
        return data.size();
    }

    // ViewHolder 内部类
    public static class ViewHolder extends RecyclerView.ViewHolder {
        TextView textView;

        public ViewHolder(View itemView) {
            super(itemView);
            textView = itemView.findViewById(android.R.id.text1);
        }
    }
}

3.2 Activity 生命周期

Android 中 Activity 的生命周期回调函数也是 Template Method 模式的体现。

onCreate()：Activity 被创建时调用。
onStart()：Activity 即将可见时调用。
onResume()：Activity 变为可交互状态时调用。

开发者在这些生命周期方法中实现具体逻辑，而 Activity 类则定义了整个流程。

3.3 Fragment 生命周期

Fragment 的生命周期同样是一个典型的 Template Method 模式的应用。

onAttach()：Fragment 与 Activity 绑定时调用。
onCreateView()：创建 Fragment 视图时调用。
onDestroyView()：销毁视图时调用。

通过覆写这些方法，开发者可以根据需求自定义 Fragment 的行为。

4. 小结

Template Method 模式在 Android 中十分常见，通过它可以：

把算法的结构封装在父类中，保持代码复用性。
允许子类根据具体需求实现不同的步骤，增强灵活性。

关键点：

定义模板方法（templateMethod），确保算法的整体流程。
将具体的步骤延迟到子类实现。

通过本文的示例，我们了解了 Template Method 设计模式在 Android 中的实际应用，如 RecyclerView.Adapter、Activity 生命周期 和 Fragment 生命周期。这种模式有助于代码的扩展和维护，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

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