java模板設計模式

1、概述

    模板設計模式定義：定義一個操作中的算法骨架，將步驟延遲到子類中。

    模板設計模式是一種行為設計模式，一般是准備一個抽象類，將部分邏輯以具體方法或者具體的構造函數實現，然后聲明一些抽象方法，這樣可以強制子類實現剩余的邏輯。不同的子類以不同的方式實現這些抽象方法，從而對剩余的邏輯有不同的實現。這就是模板設計模式能達成的功能。

    適用於一些復雜操作進行步驟分割、抽取公共部分由抽象父類實現、將不同的部分在父類中定義抽象實現、而將具體實現過程由子類完成。對於整體步驟很固定，但是某些部分易變，可以將易變的部分抽取出來，供子類實現。

    角色：

        抽象類：實現模板方法、定義算法骨架

        具體類：實現抽象類中的抽象方法，完成特定的算法

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2、代碼示例

    我們舉一個比較常見的例子：將一個物品裝進冰箱。為了達到這個目的我們一般有如下幾步：

        a:打開冰箱門

        b:將物品裝進冰箱

        c:關上冰箱門

    上面的這三步其實就是“將一個物品裝進冰箱”這個算法的骨架。在這個算法中，物品這個字眼很重要，它是抽象的，而不是具體的，對於每個不同的物品，裝入的時候行為可能不同，這一點非常重要。比如：

        a:將一塊豬肉放進冰箱--->一塊豬肉這么小，直接放進去

        b:將一頭大象放進冰箱--->一頭大象這么大，切碎放進去

    上面只是不恰當的舉個例子，只是為了說明：針對與不同物品，放入冰箱的動作（行為）不同。

    特別注意：上面物品雖是抽象的，但是我最終想表達的是“將物品裝進冰箱”這個行為是抽象的。

package com.yefengyu.pattern.template;

public abstract class AbstractClass
{
    public final void execute()
    {
        open();
        put();
        close();
    }

    private void open()
    {
        System.out.println("打開冰箱");
    }

    private void close()
    {
        System.out.println("關閉冰箱");
    }

    protected abstract void put();
}

 

    上面的AbstractClass類中的execute方法就是一個算法骨架，它定義了復雜操作的許多步驟，其中需要注意：

    （1）AbstractClass是抽象類，因為子類需要繼承某些抽象方法

    （2）execute是算法骨架，讓外部調用，所以必須是public，但是又不想讓子類進行重寫，因此使用final關鍵字，如果重寫則導致整個流程混亂。

    （3）open和close方法是固定的步驟，定義為私有，不讓子類修改。

    （4）put方法是protected 的，保證子類可以重寫，但是其它類無法看到，又是abstract 則子類必須重寫。因為父類AbstractClass無法得知具體的物品該如何放入冰箱，只有靠子類去實現了。

    下面來實現兩個子類。

package com.yefengyu.pattern.template;

public class Pork extends AbstractClass
{
    @Override
    protected void put()
    {
        System.out.println("將一塊豬肉裝進冰箱：直接裝啊");
    }
}

package com.yefengyu.pattern.template;

public class Elephant extends AbstractClass
{
    @Override
    protected void put()
    {
        System.out.println("將大象裝入冰箱：你必須剁碎再裝入");
    }
}

    這兩個子類雖然在put中都只打印了一句話，但是我們可以想象這里的操作十分復雜，並且流程大不一樣。下面我們來實現客戶端代碼。

package com.yefengyu.pattern.template;

public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        AbstractClass abstractClass = new Pork();
        abstractClass.execute();

        System.out.println("-------------------");

        abstractClass = new Elephant();
        abstractClass.execute();
    }
}

    運行結果如下

    通過上面的例子，我么可以看出：不同的實現類，重寫的抽象方法的邏輯不同，導致算法執行的結果也不相同，但是算法骨架是沒有改變的。

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3、案例剖析

    大家應該使用Thread類，在學習的時候，一定都注意到這個問題，我們重寫了run方法，但是線程啟動的時候，為什么使用start方法？

package com.yefengyu.pattern.template;

public class MyThread
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Thread thread = new Thread(){
            @Override
            public void run()
            {
                System.out.println("###");
            }
        };
        
        thread.start();
    }
}

    其實Thread類也使用了模板設計模式，只是有些地方有些差異。

    總結：

    start方法就是算法骨架的入口，它定義算法的骨架；start0()方法是本地方法，該方法最終還是調用了Thread的run方法，具體細節不做介紹。那么我們可以簡單的認為start0()就是run方法，那么這就和模板設計模式非常相似：

    start方法：算法框架入口和骨架，和上面的AbstractClass的execute方法對應。

    start0方法：可以看作run方法，雖然run方法不是抽象方法，但是也可以復寫，並且一般必須復寫，不然線程沒啥業務，有啥意義呢？

    Thread線程的使用start啟動，做了很多其它的事情，也在某個地方調用了run方法，它是線程完整執行的入口，就和上面的AbstractClass的execute方法一樣；如果線程調用run方法啟動，只是和普通方法調用一樣，無法真正啟動一個線程。