设计模式【13】-- 模板模式怎么弄？

设计模式

开局还是那种图，各位客官往下看...

张无忌学太极拳，忘记了所有招式，打倒了"玄冥二老"，所谓"心中无招"。设计模式可谓招数，如果先学通了各种模式，又忘掉了所有模式而随心所欲，可谓OO之最高境界。

模板模式是什么？

模板模式，同样是一种行为型模式，也就是关于对象做什么或者怎么做的设计模式。模板模式的本质需要定义操作中的算法的框架，但是有一些步骤，又不需要具体的实现，而是不同的子类各自实现。子类不能修改流程框架，但是部分的步骤可以做定制化的实现。

主要要解决一个问题：一些通用的方法，但是每一个子类却都重新写，冗余。

比如说，做菜的步骤一般是：洗锅 --> 炒菜 --> 洗碗 ，不同的菜，只是炒菜这一个步骤具体细节是不同的，但是其他步骤确实几乎一模一样的，这样其实整体框架，以及重复的步骤，我们可以抽象到模板中，而不同的细节方法可以开放给每一种菜（具体实现）去定制。

又比如造房子的时候，很多地方的建造都是一样的：地基，墙壁，水管等等，但是不同的房子里面的内部的设计又有所不同。

不使用模板模式

就挑个简单的例子“炒菜”，如果不使用模板模式的话，糖醋鲤鱼：


public class SweetAndSourCarp {

    public void cookFood(){
        washPan();
        cook();
        eat();
        washDishes();
        System.out.println("");
    }

    private void washPan(){
        System.out.print("洗锅 --> ");
    }

    private void cook(){
        System.out.print("煮糖醋鲤鱼 --> ");
    }

    private void eat(){
        System.out.print("吃饭 --> ");
    }

    private void washDishes(){
        System.out.print("洗碗 --> ");
    }
}

再弄一个农家小炒肉，需要写很多相同的方法：

public class ShreddedPorkWithVegetables {

    public void cookFood(){
        washPan();
        cook();
        eat();
        washDishes();
        System.out.println("");
    }

    private void washPan(){
        System.out.print("洗锅 --> ");
    }

    private void cook(){
        System.out.print("炒农家小炒肉 --> ");
    }

    private void eat(){
        System.out.print("吃饭 --> ");
    }

    private void washDishes(){
        System.out.print("洗碗 --> ");
    }
}

测试类如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        SweetAndSourCarp sweetAndSourCarp = new SweetAndSourCarp();
        sweetAndSourCarp.cookFood();

        ShreddedPorkWithVegetables shreddedPorkWithVegetables = new ShreddedPorkWithVegetables();
        shreddedPorkWithVegetables.cookFood();
    }
}

测试结果：

洗锅 --> 煮糖醋鲤鱼 --> 吃饭 --> 洗碗 --> 
洗锅 --> 炒农家小炒肉 --> 吃饭 --> 洗碗 -->

可以看到，整体流程是一样的，有些步骤一样，有些步骤不一样，但是不使用模板模式，需要每个类都重写一遍方法，即使是通用方法，整个流程都需要自己写一遍。

使用模板模式优化

如果使用模板模式，那么我们会抽象出一个抽象类，定义整体的流程，已经固定的步骤，开放需要定制的方法，让具体的实现类按照自己的需求来定制。

定义的抽象类：

public abstract class CookFood {
    public final void cookFood() {
        washPan();
        cook();
        eat();
        washDishes();
        System.out.println("");
    }

    private final void washPan() {
        System.out.print("洗锅 --> ");
    }

    public abstract void cook();

    private final void eat() {
        System.out.print("吃饭 --> ");
    }

    private final void washDishes() {
        System.out.print("洗碗 --> ");
    }
}

具体的实现类糖醋鲤鱼：

public class SweetAndSourCarp extends CookFood {
    @Override
    public void cook() {
        System.out.print("煮糖醋鲤鱼 --> ");
    }
}

农家小炒肉：

public class ShreddedPorkWithVegetables extends CookFood {
    @Override
    public void cook() {
        System.out.print("炒农家小炒肉 --> ");
    }
}

测试类与前面的一样，测试结果也一样，这里不再重复。

上面的方法中，其实我们只开放了cook()方法，这就是钩子方法：

在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为 ”钩子方法”

钩子方法是开放的，可以由子类随意覆盖，但是像上面的其他方法，我们不希望子类重写或者覆盖它，就可以用 final 关键字，防止子类重写模板方法。

模板模式的应用

其实在 JDK 的 Thread 实现中，就是使用了模板模式，我们知道创建线程有两个方式：

创建 Thread 类
实现 runnable 接口

我们实现的一般是 run() 方法, 但是调用的却是 start() 方法来启动线程，这个原因就是 start() 方法里面帮我们调用了run()方法， run()方法是开发的方法，我们可以覆盖重写它。

Start0()是一个native方法，是由 c 语言去实现的，在调用的时候，真正调用了我们的 run() 方法，如果需要跟踪这个方法需要到 HotSpot底层去。这里介绍的目的是让大家了解，它同样是使用了模板模式。

    private native void start0();

了解 native 关键字可以参考：http://aphysia.cn/archives/native

模板模式的优缺点

模板模式的优点:

1、封装固定的部分，拓展需要定制修改的部分，符合开闭原则。
2、公共的代码在父类中，容易维护。
3、整个流程由父类把握，调整比较方便。

缺点：

1、子类可能会很多，系统复杂度上升。
2、子类只有一小部分实现，了解全部方法则需要在父类中阅读，影响代码阅读。

总结：代码该隐藏的复杂细节隐藏起来，开放定制化部分，优雅！

设计模式系列：

【作者简介】：
秦怀，公众号【秦怀杂货店】作者，个人网站：http://aphysia.cn，技术之路不在一时，山高水长，纵使缓慢，驰而不息。

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