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Java設(shè)計(jì)模式之模版方法模式簡介

 更新時(shí)間:2014年07月29日 16:01:16   投稿:shichen2014  
這篇文章主要介紹了Java設(shè)計(jì)模式之模版方法模式,需要的朋友可以參考下

Java設(shè)計(jì)模式的模板方法模式定義一個(gè)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。屬于行為類模式

如下圖所示:

事實(shí)上,模版方法是編程中一個(gè)經(jīng)常用到的模式。先來看一個(gè)例子,某日,程序員A拿到一個(gè)任務(wù):給定一個(gè)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(gè)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(gè)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(chǔ)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(cuò),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(gè)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(gè)項(xiàng)目組,有架構(gòu)師,高級(jí)工程師,初級(jí)工程師,則一般由架構(gòu)師使用大量的接口、抽象類將整個(gè)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(jí)工程師和初級(jí)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(gè)抽象類和一個(gè)(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:

1.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)。

2.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(huì)定義為final類型,指明主要的邏輯功能在子類中不能被重寫。

3.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(huì)出現(xiàn)大的錯(cuò)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(shí),由于子類影響到了父類,違反了里氏替換原則,也會(huì)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(gè)子類擁有相同的方法,并且這些方法邏輯相同時(shí),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。

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