设计模式行为型——模板模式

目录

模板模式的定义

模板模式的实现

模板模式角色

模板模式类图

模板模式举例

模板模式代码实现

模板模式的特点

优点

缺点

使用场景

注意事项

实际应用


模板模式的定义

        模板模式(Template Pattern)属于行为型设计模式,又叫模版方法模式(Template Method Pattern),是指定义一个算法的骨架,并允许子类为一个或多个步骤提供实现。模板模式使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义算法的某些步骤。

        模板模式,其主要的的思想就是做一个模板,提供给客户端进行调用。除去生活中我们经常用到的简历模板、合同模板等等,Java中也有很经典的模板使用,那就是Servlet,HttpService类提供了一个service()方法,这个方法调用七个do方法中的一个或几个,完成对客户端调用的响应。这些do方法需要由HttpServlet的具体则由子类提供。

模板模式的实现

模板模式角色

  1. 抽象模板角色(Abstract Template):定义了一个或多个抽象操作,即定义了算法的骨架,以便让子类实现。这些抽象操作叫做基本操作,它们是一个顶级逻辑的组成步骤;定义并实现了一个模板方法。这个模板方法一般是一个具体方法,它给出了一个顶级逻辑的骨架,而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中,推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。
  2. 具体模板角色(Concrete Template):实现父类所定义的一个或多个抽象方法,即不同的对象的具体实现细节,它们是一个顶级逻辑的组成步骤;每一个抽象模板角色都可以有任意多个具体模板角色与之对应,而每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法(也就是顶级逻辑的组成步骤)的不同实现,从而使得顶级逻辑的实现各不相同。

模板模式类图

模板模式举例

        相信大家都吃过水果蛋糕,不过无论造型如何变化,不变的有两种东西:“奶油”和“面包”。其余的水果材料随意搭配,就凑成了各式各样的水果蛋糕。基于这个场景,写一个案例,进一步了解下模板模式;创建三个类:Cake(蛋糕)、StrawberryCake(草莓蛋糕)、MangoCake(芒果蛋糕)。最后创建一个Client类,实现这个制作蛋糕的调用过程。

模板模式代码实现

抽象模版角色

package com.common.demo.pattern.template;

/**
 * @author Evan Walker  昂焱数据: https://www.ayshuju.com
 * @version 1.0
 * @desc 抽象模版角色 蛋糕
 * @date 2023/08/09 13:44:38
 */
public abstract class Cake {
    /**
     * 制作
     */
    public void make() {
        System.out.println("开始准备材料。");
        bread();
        cream();
        fruit();
        System.out.println("经过一系列的操作。");
        System.out.println("制作完成。");
    }

    /**
     * 准备面包
     */
    public void bread() {
        System.out.println("准备材料:面包");
    }

    /**
     * 准备奶油
     */
    public void cream() {
        System.out.println("准备材料:奶油");
    }

    /**
     * 准备水果
     */
    protected abstract void fruit();

}

具体模版角色

package com.common.demo.pattern.template;

/**
 * @author Evan Walker 昂焱数据: https://www.ayshuju.com
 * @version 1.0
 * @desc 具体模版角色:芒果蛋糕
 * @date 2023/08/09 13:46:07
 */
public class MangoCake extends Cake{
    @Override
    protected void fruit() {
        System.out.println("准备材料:芒果");
    }
}
package com.common.demo.pattern.template;

/**
 * @author Evan Walker 昂焱数据: https://www.ayshuju.com
 * @version 1.0
 * @desc 具体模版角色:草莓蛋糕
 * @date 2023/08/09 13:46:07
 */
public class StrawberryCake extends Cake{
    @Override
    protected void fruit() {
        System.out.println("准备材料:草莓");
    }
}

测试代码

package com.common.demo.pattern.template;

/**
 * @author Evan Walker 昂焱数据: https://www.ayshuju.com
 * @version 1.0
 * @desc 测试类
 * @date 2023/08/09 13:48:06
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Cake c1 = new MangoCake();
        c1.make();

        Cake c2 = new StrawberryCake();
        c2.make();
    }

}

测试截图 

模板模式的特点

优点

  1. 提高代码复用性:模板模式将公共的算法提取到父类中,子类只需关注实现自己特定的步骤,提高了代码的复用性。
  2. 保持一致的算法结构:模板模式定义了算法的框架,保持了一致的算法结构,使得代码更加整洁和可读。
  3. 灵活性:子类可以根据需要重写或扩展父类中的某些算法步骤,从而实现定制化的算法。

缺点

  1. 某些步骤的实现可能受限:由于模板模式是通过继承来实现的,因此可能会限制某些步骤的具体实现方式。
  2. 增加了类的数量:使用模板模式会增加父类和子类的数量,可能导致类的层次结构较为复杂。

使用场景

  1. 当有一组相似的算法,其具体实现步骤相同或类似,只有某些步骤的实现有差异时,可以考虑使用模板模式。
  2. 当需要保持一致的算法结构,提高代码复用性和可维护性时,可以使用模板模式。

注意事项

  1. 抽象出公共的算法框架:在使用模板模式时,需要抽象出算法的公共框架,并将可变的部分延迟到子类中实现。
  2. 父类对于子类的要求:父类中定义的模板方法可以使用钩子方法来约束子类的行为。
  3. 为防止恶意操作:一般模板方法都加上 final 关键词

实际应用

  1. 数据库访问操作:数据库访问操作中的连接、查询和关闭等操作可以使用模板模式,将通用的操作提取到父类中,而具体的查询可以由子类来实现。
  2. 游戏开发中的关卡设计:在游戏开发中,不同的关卡可能有相同的初始化、更新和结束等步骤,可以使用模板模式来实现这些关卡。

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