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模板的原意是指带有镂空文字的薄薄的塑料板。只要用笔在模板的镂空处进行临摹,即使是手写也能写出整齐的文字,但是具体写出的文字是什么感觉则依赖于所用的笔。如果使用签字笔来临摹,则可以写出签字似的文字;如果使用铅笔来临摹,则可以写出铅笔字;而如果是用彩色笔临摹,则可以写出彩色的字。但是无论使用什么笔,文字的形状都会与模板上镂空处的形状一致。
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实现上述这些抽象方法的是子类。在子类中实现了抽象方法也就决定了具体的处理。也就是说,只要在不同的子类中实现不同的具体处理,当父类的模板方法被调用时程序行为也会不同。但是,不论子类中的具体实现如何,处理的流程都会按照父类中所定义的那样进行。
像这样在父类中定义处理流程的框架,在子类中实现具体处理的模式就称为Template Method模式。
用一句话来概括:将具体的处理交给子类。
二、Template Method示例代码这里的示例程序是一段将字符和字符串循环显示5次的简单程序。
2.1 各类之间的关系类的功能:
类图:
2.2 AbstractDisplay类通过查看AbstractDisplay类的代码,我们可以知道这3个方法都是抽象方法。也就是说,如果仅仅查看AbstractDisplay类的代码,我们无法知道这3个方法中到底进行了什么样的处理。这是因为open方法、print方法、close方法的实际处理被交给了AbstractDisplay类的子类。
这里将display用final来修饰,就是表示子类不能重写display方法。
public abstract class AbstractDisplay {
public abstract void open();
public abstract void print();
public abstract void close();
public final void display() {
open();
for (int i = 0; i< 5; i++) {
print();
}
close();
}
}
2.3 CharDisplay类我们来看看子类之一的charDisplay类。由于CharDisplay类实现了父类AbstractDisplay类中的3个抽象方法 open、print、close,因此它并不是抽象类。这样,当dipslay方法被调用时,比如传入一个H,最终显示出来的会是:<
public class CharDisplay extends AbstractDisplay{
private char ch;
public CharDisplay(char ch) {
this.ch = ch;
}
@Override
public void open() {
System.out.print("<<");
}
@Override
public void print() {
System.out.print(ch);
}
@Override
public void close() {
System.out.println(">>");
}
}
2.4 StringDisplay类让我们看看另外一个子类——StringDisplay类。与CharDisplay类一样,它也实现了open、 print、 close方法。
此时,如果dipslay方法被调用,结果会如何呢?假设我们向charDisplay的构造函数中传递的参数是"Hello,world ,"这个字符串,那么最终结果会像下面这样:
public class StringDisplay extends AbstractDisplay{
private String string;
private int width;
public StringDisplay(String string) {
this.string = string;
this.width = string.getBytes().length;
}
@Override
public void open() {
printLine();
}
@Override
public void print() {
System.out.println("|" + string + "|");
}
@Override
public void close() {
printLine();
}
private void printLine() {
System.out.print("+");
for (int i = 0; i< width; i++) {
System.out.print("-");
}
System.out.println("+");
}
}
2.5 用于测试的Main方法在该类中生成了CharDisplay类和StringDisplay类的实例,并调用了display方法。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
AbstractDisplay d1 = new CharDisplay('H');
AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
AbstractDisplay d3 = new StringDisplay("你好,世界。");
//虽然都调用的是display方法,但是实际的程序行为
//取决于CharDisplay和StringDisplay的具体实现
d1.display();
d2.display();
d3.display();
}
}
2.6 运行结果虽然都调用的是display方法,但是实际的程序行为取决于CharDisplay和StringDisplay的具体实现 。
三、拓展思路的要点 3.1 可以使逻辑处理通用化使用Template Method模式究竟能带来什么好处呢?这里,它的优点是由于在父类的模板方法中编写了算法,因此无需在每个子类中再编写算法。
例如,我们没使用Template Method模式,而是使用文本编辑器的复制和粘贴功能编写了多个ConcreteClass角色。此时,会出现ConcreteClass1、ConcreteClass2、Concreteclass3等很多相似的类。编写完成后立即发现了Bug还好,但如果是过一段时间才发现在Concreteclass1中有Bug,该怎么办呢?这时,我们就必须将这个Bug 的修改反映到所有的ConcreteClass角色中才行。
而如果是使用Template Method模式进行编程,当我们在模板方法中发现 Bug时,只需要修改模板方法即可解决问题。
3.2 父类与子类之间的协作在Template Method模式中,父类和子类是紧密联系、共同工作的。因此,在子类中实现父类中声明的抽象方法时,必须要理解这些抽象方法被调用的时机。在看不到父类的源代码的情况下,想要编写出子类是非常困难的。
3.3 父类与子类的一致性在示例程序中,不论是CharDisplay的实例还是StringDisplay 的实例,都是先保存在AbstractDisplay类型的变量中,然后再来调用display方法的。
使用父类类型的变量保存子类实例的优点是,即使没有用instanceof等指定子类的种类,程序也能正常工作。
无论在父类类型的变量中保存哪个子类的实例,程序都可以正常工作,这种原则称为里氏替换原则(The Liskov Substitution Principle,LSP )。当然,LSP并非仅限于Template Method模式,它是通用的继承原则。
四、相关的设计模式 4.1 Factory Method模式Factory Method模式是将Template Method模式用于生成实例的一个典型例子。
设计模式学习(七):Factory Method工厂模式_玉面大蛟龙的博客-博客
4.2 Strategy模式在Template Method模式中,可以使用继承改变程序的行为。这是因为Template Method模式在父类中定义程序行为的框架,在子类中决定具体的处理。
与此相对的是Strategy模式,它可以使用委托改变程序的行为。与Template Method模式中改变部分程序行为不同的是,Strategy模式用于替换整个算法。
设计模式学习(四):Strategy策略模式_玉面大蛟龙的博客-博客
五、思考题题目:
Java中的接口与抽象类很相似。接口同样也是抽象方法的集合,但是在TemplateMethod模式中,我们却无法使用接口来扮演AbstractClass角色,请问这是为什么呢?
答案:
这是因为TemplateMethod模式中的AbstractClass角色必须实现处理的流程。在抽象类中可以实现一部分方法(例如AbstractDisplay类中的display方法),但是在接口中是无法实现方法的。因此,在TemplateMethod模式中,无法用接口替代抽象类。
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