設(shè)計(jì)模式 模板方法模式

模版方法模式

定義：定義一個操作中算法的框架，而將一些步驟延遲到子類中，使得子類可以不改變算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法中的某些特定步驟。

類型：行為類模式

類圖：

事實(shí)上，模版方法是編程中一個經(jīng)常用到的模式。先來看一個例子，某日，程序員A拿到一個任務(wù)：給定一個整數(shù)數(shù)組，把數(shù)組中的數(shù)由小到大排序，然后把排序之后的結(jié)果打印出來。經(jīng)過分析之后，這個任務(wù)大體上可分為兩部分，排序和打印，打印功能好實(shí)現(xiàn)，排序就有點(diǎn)麻煩了。但是A有辦法，先把打印功能完成，排序功能另找人做。

    abstract class AbstractSort {

        /**
         * 將數(shù)組array由小到大排序
         * @param array
         */
        protected abstract void sort(int[] array);

        public void showSortResult(int[] array){
            this.sort(array);
            System.out.print("排序結(jié)果：");
            for (int i = 0; i < array.length; i++){
                System.out.printf("%3s", array[i]);
            }
        }
    }

寫完后，A找到剛畢業(yè)入職不久的同事B說：有個任務(wù)，主要邏輯我已經(jīng)寫好了，你把剩下的邏輯實(shí)現(xiàn)一下吧。于是把AbstractSort類給B，讓B寫實(shí)現(xiàn)。B拿過來一看，太簡單了，10分鐘搞定，代碼如下：

class ConcreteSort extends AbstractSort {
    @Override
    protected void sort(int[] array){
        for(int i=0; i<array.length-1; i++){
            selectSort(array, i);
        }
    }

    private void selectSort(int[] array, int index) {
        int MinValue = 32767; // 最小值變量
        int indexMin = 0; // 最小值索引變量
        int Temp; // 暫存變量
        for (int i = index; i < array.length; i++) {
            if (array[i] < MinValue){ // 找到最小值
                MinValue = array[i]; // 儲存最小值
                indexMin = i; 
            }
        }
        Temp = array[index]; // 交換兩數(shù)值
        array[index] = array[indexMin];
        array[indexMin] = Temp;
    }
}

寫好后交給A，A拿來一運(yùn)行：

    public class Client {
        public static int[] a = { 10, 32, 1, 9, 5, 7, 12, 0, 4, 3 }; // 預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)數(shù)組
        public static void main(String[] args){
            AbstractSort s = new ConcreteSort();
            s.showSortResult(a);
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果：

排序結(jié)果： 0 1 3 4 5 7 9 10 12 32

運(yùn)行正常。行了，任務(wù)完成。沒錯，這就是模版方法模式。大部分剛步入職場的畢業(yè)生應(yīng)該都有類似B的經(jīng)歷。一個復(fù)雜的任務(wù)，由公司中的牛人們將主要的邏輯寫好，然后把那些看上去比較簡單的方法寫成抽象的，交給其他的同事去開發(fā)。這種分工方式在編程人員水平層次比較明顯的公司中經(jīng)常用到。比如一個項(xiàng)目組，有架構(gòu)師，高級工程師，初級工程師，則一般由架構(gòu)師使用大量的接口、抽象類將整個系統(tǒng)的邏輯串起來，實(shí)現(xiàn)的編碼則根據(jù)難度的不同分別交給高級工程師和初級工程師來完成。怎么樣，是不是用到過模版方法模式？

模版方法模式的結(jié)構(gòu)

模版方法模式由一個抽象類和一個（或一組）實(shí)現(xiàn)類通過繼承結(jié)構(gòu)組成，抽象類中的方法分為三種：

• 抽象方法：父類中只聲明但不加以實(shí)現(xiàn)，而是定義好規(guī)范，然后由它的子類去實(shí)現(xiàn)。
• 模版方法：由抽象類聲明并加以實(shí)現(xiàn)。一般來說，模版方法調(diào)用抽象方法來完成主要的邏輯功能，并且，模版方法大多會定義為final類型，指明主要的邏輯功能在子類中不能被重寫。
• 鉤子方法：由抽象類聲明并加以實(shí)現(xiàn)。但是子類可以去擴(kuò)展，子類可以通過擴(kuò)展鉤子方法來影響模版方法的邏輯。

• 抽象類的任務(wù)是搭建邏輯的框架，通常由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員編寫，因?yàn)槌橄箢惖暮脡闹苯記Q定了程序是否穩(wěn)定性。

  實(shí)現(xiàn)類用來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。抽象類中的模版方法正是通過實(shí)現(xiàn)類擴(kuò)展的方法來完成業(yè)務(wù)邏輯。只要實(shí)現(xiàn)類中的擴(kuò)展方法通過了單元測試，在模版方法正確的前提下，整體功能一般不會出現(xiàn)大的錯誤。

模版方法的優(yōu)點(diǎn)及適用場景

容易擴(kuò)展。一般來說，抽象類中的模版方法是不易反生改變的部分，而抽象方法是容易反生變化的部分，因此通過增加實(shí)現(xiàn)類一般可以很容易實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展，符合開閉原則。

便于維護(hù)。對于模版方法模式來說，正是由于他們的主要邏輯相同，才使用了模版方法，假如不使用模版方法，任由這些相同的代碼散亂的分布在不同的類中，維護(hù)起來是非常不方便的。

比較靈活。因?yàn)橛秀^子方法，因此，子類的實(shí)現(xiàn)也可以影響父類中主邏輯的運(yùn)行。但是，在靈活的同時，由于子類影響到了父類，違反了里氏替換原則，也會給程序帶來風(fēng)險(xiǎn)。這就對抽象類的設(shè)計(jì)有了更高的要求。

在多個子類擁有相同的方法，并且這些方法邏輯相同時，可以考慮使用模版方法模式。在程序的主框架相同，細(xì)節(jié)不同的場合下，也比較適合使用這種模式。