行為型模式-模板方法模式

1、行為型模式-模板方法模式本章教學(xué)內(nèi)容n模板方法模式 模式動(dòng)機(jī)與定義 模式結(jié)構(gòu)與分析 模式實(shí)例與解析 模式效果與應(yīng)用 模式擴(kuò)展模板方法模式n模式動(dòng)機(jī)模板方法模式n模式動(dòng)機(jī)模板方法模式是基于繼承的代碼復(fù)用基本技術(shù)，模板方法模式的結(jié)構(gòu)和用法也是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的核心之一。在模板方法模式中，可以將相同的代碼放在父類中，而將不同的方法實(shí)現(xiàn)放在不同的子類中。在模板方法模式中，我們需要準(zhǔn)備一個(gè)抽象類，將部分邏輯以具體方法以及具體構(gòu)造函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)，然后聲明一些抽象方法來(lái)讓子類實(shí)現(xiàn)剩余的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)這些抽象方法，從而對(duì)剩余的邏輯有不同的實(shí)現(xiàn)，這就是模板方法模式的用意。模板方法模式體現(xiàn)了面向

2、對(duì)象的諸多重要思想，是一種使用頻率較高的模式。模板方法模式n模式定義模板方法模式(Template Method Pattern)：定義一個(gè)操作中算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中，模板方法使得子類可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。模板方法是一種類行為型模式。模板方法模式n模式定義Template Method Pattern: Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring some steps to subclasses. Template Method lets subclasses r

3、edefine certain steps of an algorithm without changing the algorithms structure. Frequency of use: medium模板方法模式n模式結(jié)構(gòu).primitiveOperation1();.primitiveOperation2();.primitiveOperation3();.AbstractClassabstract +templateMethod ()primitiveOperation1 ()primitiveOperation2 ()primitiveOperation3 ().Concret

4、eClass+primitiveOperation1 ()primitiveOperation2 ().模板方法模式n模式結(jié)構(gòu)模板方法模式包含如下角色：AbstractClass: 抽象類抽象類 ConcreteClass: 具體子類具體子類 模板方法模式n模式分析模板方法模式是一種類的行為型模式，在它的結(jié)構(gòu)圖中只有類之間的繼承關(guān)系，沒(méi)有對(duì)象關(guān)聯(lián)關(guān)系。在模板方法模式的使用過(guò)程中，要求開發(fā)抽象類和開發(fā)具體子類的設(shè)計(jì)師之間進(jìn)行協(xié)作。一個(gè)設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)給出一個(gè)算法的輪廓和骨架，另一些設(shè)計(jì)師則負(fù)責(zé)給出這個(gè)算法的各個(gè)邏輯步驟。實(shí)現(xiàn)這些具體邏輯步驟的方法稱為基本方法(Primitive Method)，而將這

5、些基本法方法匯總起來(lái)的方法稱為模板方法(Template Method)，模板方法模式的名字從此而來(lái)。 模板方法模式n模式分析模板方法：一個(gè)模板方法是定義在抽象類中的、把基本操作方法組合在一起形成一個(gè)總算法或一個(gè)總行為的方法。 基本方法：基本方法是實(shí)現(xiàn)算法各個(gè)步驟的方法，是模板方法的組成部分。抽象方法(Abstract Method)具體方法(Concrete Method)鉤子方法(Hook Method)：“掛鉤”方法和空方法模板方法模式n模式分析鉤子方法(Hook Method)public void template() open(); display(); if(isPrint()

6、print(); public boolean isPrint() return true;模板方法模式n模式分析典型的抽象類代碼如下所示：public abstract class AbstractClass public void templateMethod() /模板方法模板方法 primitiveOperation1(); primitiveOperation2(); primitiveOperation3(); public void primitiveOperation1() /基本方法具體方法 /實(shí)現(xiàn)代碼 public abstract void primitiveOperat

7、ion2(); /基本方法抽象方法 public void primitiveOperation3() /基本方法鉤子方法 模板方法模式n模式分析典型的具體子類代碼如下所示：public class ConcreteClass extends AbstractClass public void primitiveOperation2() /實(shí)現(xiàn)代碼 public void primitiveOperation3() /實(shí)現(xiàn)代碼 模板方法模式n模式分析在模板方法模式中，由于面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性，子類對(duì)象在運(yùn)行時(shí)將覆蓋父類對(duì)象，子類中定義的方法也將覆蓋父類中定義的方法，因此程序在運(yùn)行時(shí)，具體子類的基本

8、方法將覆蓋父類中定義的基本方法，子類的鉤子方法也將覆蓋父類的鉤子方法，從而可以通過(guò)在子類中實(shí)現(xiàn)的鉤子方法對(duì)父類方法的執(zhí)行進(jìn)行約束，實(shí)現(xiàn)子類對(duì)父類行為的反向控制。模板方法模式n模板方法模式實(shí)例與解析實(shí)例一：銀行業(yè)務(wù)辦理流程 在銀行辦理業(yè)務(wù)時(shí)，一般都包含幾個(gè)基本步驟，首先需要取號(hào)排隊(duì)，然后辦理具體業(yè)務(wù)，最后需要對(duì)銀行工作人員進(jìn)行評(píng)分。無(wú)論具體業(yè)務(wù)是取款、存款還是轉(zhuǎn)賬，其基本流程都一樣?，F(xiàn)使用模板方法模式模擬銀行業(yè)務(wù)辦理流程。模板方法模式n模板方法模式實(shí)例與解析實(shí)例一：銀行業(yè)務(wù)辦理流程 takeNumber();transact();evaluate();BankTemplateMethodabst

9、ract +takeNumber ()transact ()evaluate ()process ().: void: void: void: voidDeposit+ transact ().: voidWithdraw+ transact ().: voidTransfer+ transact ().: void模板方法模式n模板方法模式實(shí)例與解析實(shí)例二：數(shù)據(jù)庫(kù)操作模板 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作一般包括連接、打開、使用、關(guān)閉等步驟，在數(shù)據(jù)庫(kù)操作模板類中我們定義了connDB()、openDB()、useDB()、closeDB()四個(gè)方法分別對(duì)應(yīng)這四個(gè)步驟。對(duì)于不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)（如SQL Serve

10、r和Oracle），其操作步驟都一致，只是連接數(shù)據(jù)庫(kù)connDB()方法有所區(qū)別，現(xiàn)使用模板方法模式對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。模板方法模式n模板方法模式實(shí)例與解析實(shí)例二：數(shù)據(jù)庫(kù)操作模板 connDB();openDB();useDB();closeDB();DBOperatorabstract +connDB ()openDB ()useDB ()closeDB ()process ().: void: void: void: void: voidSQLServerDBOperator+ connDB ().: voidOracleDBOperator+ connDB ().: void模板方法模式n模式

11、優(yōu)缺點(diǎn)模板方法模式的優(yōu)點(diǎn)模板方法模式在一個(gè)類中形式化地定義算法，而由它的子類實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的處理。模板方法模式是一種代碼復(fù)用的基本技術(shù)。模板方法模式導(dǎo)致一種反向的控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)一個(gè)父類調(diào)用其子類的操作，通過(guò)對(duì)子類的擴(kuò)展增加新的行為，符合“開閉原則”。模板方法模式n模式優(yōu)缺點(diǎn)模板方法模式的缺點(diǎn)每個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)都需要定義一個(gè)子類，這會(huì)導(dǎo)致類的個(gè)數(shù)增加，系統(tǒng)更加龐大，設(shè)計(jì)也更加抽象，但是更加符合“單一職責(zé)原則”，使得類的內(nèi)聚性得以提高。模板方法模式n模式適用環(huán)境在以下情況下可以使用模板方法模式：一次性實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的不變的部分，并將可變的行為留給子類來(lái)實(shí)現(xiàn)。各子類中公共的行為應(yīng)被提取出來(lái)并集中到一個(gè)公共父類中

12、以避免代碼重復(fù)。對(duì)一些復(fù)雜的算法進(jìn)行分割，將其算法中固定不變的部分設(shè)計(jì)為模板方法和父類具體方法，而一些可以改變的細(xì)節(jié)由其子類來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂谱宇惖臄U(kuò)展。模板方法模式n模式應(yīng)用(1) 模板方法模式廣泛應(yīng)用于框架設(shè)計(jì)（如Spring，Struts等）中，以確保父類控制處理流程的邏輯順序（如框架的初始化）。模板方法模式n模式應(yīng)用(2) Java單元測(cè)試工具JUnit中的TestCase類的設(shè)計(jì)：public void runBare() throws Throwable setUp();try runTest();finally tearDown();模板方法模式n模式擴(kuò)展關(guān)于繼承的討論 模板方法模式鼓

13、勵(lì)我們恰當(dāng)使用繼承，此模式可以用來(lái)改寫一些擁有相同功能的相關(guān)類，將可復(fù)用的一般性的行為代碼移到父類里面，而將特殊化的行為代碼移到子類里面。這也進(jìn)一步說(shuō)明，雖然繼承復(fù)用存在一些問(wèn)題，但是在某些情況下還是可以給開發(fā)人員帶來(lái)方便，模板方法模式就是體現(xiàn)繼承優(yōu)勢(shì)的模式之一。模板方法模式n模式擴(kuò)展好萊塢原則在模板方法模式中，子類不顯式調(diào)用父類的方法，而是通過(guò)覆蓋父類的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)某些具體的業(yè)務(wù)邏輯，父類控制對(duì)子類的調(diào)用，這種機(jī)制被稱為好萊塢原則(Hollywood Principle)，好萊塢原則的定義為：“不不要給我們打電話，我們會(huì)給你打電話要給我們打電話，我們會(huì)給你打電話(Dont call us, w

14、ell call you)”。在模板方法模式中，好萊塢原則體現(xiàn)在：子類不需要調(diào)用父類，而通過(guò)父類來(lái)調(diào)用子類，將某些步驟的實(shí)現(xiàn)寫在子類中，由父類來(lái)控制整個(gè)過(guò)程。 模板方法模式n模式擴(kuò)展鉤子方法的使用 鉤子方法的引入使得子類可以控制父類的行為。最簡(jiǎn)單的鉤子方法就是空方法，也可以在鉤子方法中定義一個(gè)默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)，如果子類不覆蓋鉤子方法，則執(zhí)行父類的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)代碼。 比較復(fù)雜一點(diǎn)的鉤子方法可以對(duì)其他方法進(jìn)行約束，這種鉤子方法通常返回一個(gè)boolean類型，即返回true或false，用來(lái)判斷是否執(zhí)行某一個(gè)基本方法。本章小結(jié)n在模板方法模式中，定義一個(gè)操作中算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中，模板方法使得

15、子類可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。模板方法是一種類行為型模式。n模板方法模式包含兩個(gè)角色：在抽象類中定義一系列基本操作，這些基本操作可以是具體的，也可以是抽象的，同時(shí)，在抽象類中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模板方法，用于定義一個(gè)算法的骨架；具體子類是抽象類的子類，用于實(shí)現(xiàn)在父類中定義的抽象基本操作以完成子類特定算法的步驟，也可以覆蓋在父類中實(shí)現(xiàn)的具體基本操作。n在模板方法模式中，方法可以分為模板方法和基本方法，其中基本方法又可以分為抽象方法、具體方法和鉤子方法，鉤子方法根據(jù)其特點(diǎn)又分為空方法和與實(shí)現(xiàn)算法步驟的基本方法“掛鉤”的方法。本章小結(jié)n模板方法模式的優(yōu)點(diǎn)在于在子類定義詳細(xì)的處理算法時(shí)不會(huì)改變算