23种设计模式之：模板方法设计模式

红太狼 2023-09-25 20:28 13阅读 0赞

## 23种设计模式之 ： 模板方法设计模式 ##

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### 每博一文案 ###

青年，青年！无论受怎样的挫折和打击，都要咬着牙关挺住，因为你们完全有机会重建生活；只要不灰心丧气，每一次挫折就只不过是通往新境界的一块普通绊脚石，而绝不会置人于死命。
    昨天很辛苦，今天很残酷，明天很美好，大部分人撑不到明天。
    缘来缘去自由定数，知足常乐才是福。
    就以为如此，你也应该重新走向生活！二十七年来你付出的太少，不值得接受生活如此的馈赠。
    多大的痛苦也不能打乱日常的生活节拍————这就是他精神强大等我根本所在。
    黄河水总有清的一天，人不能穷一辈子！
    平凡的世界，质朴的人儿，渺小的心灵，然而无穷尽的对生活的热爱。
    只有劳动才可能使人在生活中强大。不论什么人，最终还是要崇尚那些能用双手创造生活的劳动者。
    活在这世界上，有人爱你，总不是一件坏事。
    命运总是不如人愿。但往往是在无数的痛苦中，在重重的矛盾和艰辛中，才是人成熟起来。
                                               ——————  《平凡的世界》 路遥
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@\[toc\]

### 1. 23种设计模式之：模板方法 概述 ###

**设计模式**，即 **Design Patterns**，是指在软件设计中，被反复使用的一种代码设计经验。使用设计模式的目的是为了可重用代码，提高代码的可扩展性和可维护性。

设计模式这个术语是上个世纪90年代由**Erich Gamma、Richard Helm、Raplh Johnson和Jonhn Vlissides**四个人总结提炼出来的，并且写了一本[Design Patterns][]的书。这四人也被称为四人帮（GoF）。

为什么要使用设计模式？根本原因还是软件开发要实现可维护、可扩展，就必须尽量复用代码，并且降低代码的耦合度。设计模式主要是基于**OOP编程**提炼的，它基于以下几个原则：

#### 1.2 开闭原则 ####

由Bertrand Meyer提出的开闭原则（Open Closed Principle）是指，软件应该对扩展开放，而对修改关闭。这里的意思是在增加新功能的时候，能不改代码就尽量不要改，如果只增加代码就完成了新功能，那是最好的。

#### 1.3 里氏替换原则 ####

里氏替换原则是Barbara Liskov提出的，这是一种面向对象的设计原则，即如果我们调用一个父类的方法可以成功，那么替换成子类调用也应该完全可以运行。

设计模式把一些常用的设计思想提炼出一个个模式，然后给每个模式命名，这样在使用的时候更方便交流。**GoF**把23个常用模式分为创建型模式、结构型模式和行为型模式三类，我们后续会一一讲解。

学习设计模式，关键是学习设计思想，不能简单地生搬硬套，也不能为了使用设计模式而过度设计，要合理平衡设计的复杂度和灵活性，并意识到设计模式也并不是万能的。

**什么是设计模式？**

> 设计模式简单的来说就是：一种处理某个问题的固定的解决方案，（可以被重复使用）

常见的设计模式有23种，设计模式有被称为是 **GOF设计模式** ：比如：这里我们简单的列举一些设计模式：单例模式，代理模式，工厂模式，适配器模式，模板方法模式，门面设计模式，责任链设计模式，观察者模式.....。

**还有一种常见的设计模式：名为 JavaEE设计模式** ：比如：DAO，DTO，VO，PO，POJO ......等等，这里就就不多详细说明了。

#### 1.4 什么是模板方法设计模式 ####

模板方法（Template Method）是一个比较简单的模式。它的主要思想是，定义一个操作的一系列步骤，对于某些暂时确定不下来的步骤，就留给子类去实现好了，这样不同的子类就可以定义出不同的步骤。

**模板方法的核心思想是：父类定义骨架，子类实现某些细节。**

为了防止子类重写父类的骨架方法，可以在父类中对骨架方法使用`final`。对于需要子类实现的抽象方法，一般声明为`protected`，使得这些方法对外部客户端不可见。

从模板方法设计模式的字面意思中，我们就可以知道，其中最主要，最重要的就是 **模板方法** 了。对于模板方法设计模式来说，设置好合理的 模板方法是**核心**。将模板方法设计好了，基本上就完成了对模板方法设计模式的设计了。

一般来说模板方法是存在于 模板类当中的，而**模板类**通常都是 **抽象类** 。因为我们延迟该子类重写的方法是 **抽象方法，而抽象方法只能定义在抽象类和接口当中，而接口中不能定义方法（并且接口一般是用于定义规范的）**

在模板类的模板方法当中定义**核心算法** 骨架，具体的实现步骤可以延迟到子类的当中完成。一般**核心算法**是被 **final** 关键字修饰的(无法被覆盖，但也可以不是final的)一方面是得到了保护，不能被改变，另外一方面就是算法得到了重复使用。 在另外一方面代码也得到了复用，因为算法中某些步骤的代码是固定的，这种固定的代码不会随着子类的变化而变化，这一部分代码可以写到模板当中。

而我们延迟到子类当总中处理实现的方法，就是定义为抽象方法，这种不确定实现的方法，这个不确定怎么处理，怎么实现等等事，就交给子类去做（重写该抽象方法）。

### 2. 模板方法设计模式实例 ###

下面我们将演示处理同一个事务，分别使用模板方法设计模式处理，以及不用模板方法设计模式处理，比较者两者处理的好坏。

这里我们简单的处理一个：学生和老师的一天的事务说明。

#### 2.1 未用模板方法设计模式的处理 ####

如下是 Student 学生类的代码设计

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    public class Student {
    
        public void day() {
            getUp();
            brushTeeth();
            eatFast();
            doSome();
        }
    
        public void getUp() {
            System.out.println("起床");
        }
    
        public void brushTeeth() {
            System.out.println("刷牙");
        }
    
        public void eatFast() {
            System.out.println("吃早饭");
        }
    
    
        public void doSome() {
            System.out.println("学生，上课学习");
        }
    }
    
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**如下是 Teacher老师类的代码设计**

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    public class Teacher {
    
        public void day() {
            getUp();
            brushTeeth();
            eatFast();
            doSome();
        }
    
        public void getUp() {
            System.out.println("起床");
        }
    
        public void brushTeeth() {
            System.out.println("刷牙");
        }
    
        public void eatFast() {
            System.out.println("吃早饭");
        }
    
    
        public void doSome() {
            System.out.println("老师，授课");
        }
    }
    
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**如下是Test 运行测试的代码设计**

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Student student = new Student();
            student.day();
            System.out.println("*******************************");
    
            Teacher teacher = new Teacher();
            teacher.day();
    
        }
    }
     
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**上述演示的是未用模板方法设计模式的思想处理的结果：**

> 从中我们可以看出，这两个Teacher 类和 Student 类的代码设计只有，**doSome()** 方法是不同的，其他的方法都是一样的处理结果，所以我们可以将重复的一样的代码整合起来，提高代码的复用性，减少代码的冗余性。如下我们就使用模板方法设计模式处理。

#### 2.2 用了模板方法设计模式的处理 ####

从上述未用模板方法设计模式处理，存在大量的代码冗余，代码的复用性极差。从上述的结果分析中我们可以知道： Teacher 类和 Student 类的代码设计只有，**doSome()** 方法是不同的，其他的方法都是一样的处理结果。所以这里我们的模板方法的设计模式的设计：**将其中的 day()方法设置为 该模板方法的核心算法骨架，而 doSome()方法这个不确定的处理方式，延迟交给继承的子类去具体实现，将其中的所有方法，定义在模板类当中，这个模板类一般都是抽象类，这里我们定义为 Person 抽象类** 。 具体代码实现如下：

**如下是Person模板类的设计代码**

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    
    /**
     * Teacher 和 Student 都是Person
     * 1.Person 就是模板方法设计模式当中的模板类
     * 2. day()方法就是模板方法设计模式当中的模板方法。
     * 模板类通常是一个抽象类，模板类当中的模板方法定义核心算法，这个方法通常是final 的（但也可以不是final的）
     * 模板类当中的抽象方法就是不确定实现的方法，这个不确定怎么实现的事情就交给子类去做了。
     *
     *
     */
    public abstract class Person {  // 模板类通常是抽象类
            /**
             * 这个方法描述学生的一天
             */
            // 添加了final 之后，这个方法就无法被覆盖，这样核心算法也可以得到保护。
            // 模板方法：
            // 模板方法定义核心的算法骨架：具体的实现步骤可以延迟到子类当中去实现。
            // 核心算法一方面是得到了保护，不能被改变，另外一方面就是算法得到了重复使用。
            // 另外代码也得到了复用，因为算法中某些步骤的代码是固定的，这种固定的代码不会随着子类
            // 的变化而变换，这一部分代码可以写到模板当中，
            public final void day() {
                getUp();
                brushTeeth();
                eatFast();
                doSome();
            }
    
            // 其中的某些步骤：不会随着子类的变化而变化，这些代码可以写到父类中，得到代码的复用。
            public void getUp() {
                System.out.println("起床");
            }
    
            public void brushTeeth() {
                System.out.println("刷牙");
            }
    
            public void eatFast() {
                System.out.println("吃早饭");
            }
    
    
            // 这一步是要做，但是具体这一步怎么做，子类说的算。
            public abstract void doSome();  // 定义为抽象方法
    }
    
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**Student 类的代码设计**

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    public class Student extends Person{
        @Override
        public void doSome() {
            System.out.println("学生，上课学习");
        }
    }
    
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**Teacher类的代码设计**

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    public class Teacher extends Person{
        @Override
        public void doSome() {
            System.out.println("老师授课、");
        }
    }
    
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**Test运行测试**

package com.RainbowSea.templateMethod;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Person p1 = new Teacher();
            p1.day();
    
            System.out.println("*****************");
            Person p2 = new Student();
            p2.day();
    
        }
    }
    
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### 3. 总结: ###

1.  设计模式：一种处理某个问题的固定的解决方案，（可以被重复使用）
2.  模板方法（Template Method）是一个比较简单的模式。它的主要思想是，定义一个操作的一系列步骤，对于某些暂时确定不下来的步骤，就留给子类去实现好了，这样不同的子类就可以定义出不同的步骤。
3.  **模板方法的核心思想是：父类定义骨架，子类实现某些细节。**
4.  为了防止子类重写父类的骨架方法，可以在父类中对骨架方法使用`final`。对于需要子类实现的抽象方法，一般声明为`protected`，使得这些方法对外部客户端不可见。
5.  学好设计模式，提交你代码的复用性，使你的代码更加优雅。

作者：RainbowSea  
链接：https://juejin.cn/post/7215808387580215357

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[Design Patterns]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FDesign_Patterns
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