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＜设计模式修炼＞模板方法模式的使用场景和注意事项学习

news 2025/8/24 15:09:09

介绍

模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)，在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。
2) 简单说，模板方法模式定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤
3) 这种类型的设计模式属于行为型模式

场景

编写制作豆浆的程序，说明如下:

制作豆浆的流程选材—>添加配料—>浸泡—>放到豆浆机打碎
通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的
请使用模板方法模式完成 (说明：因为模板方法模式，比较简单，很容易就想到这个方案，因此就直接使用，不再使用传统的方案来引出模板方法模式 )

代码演示:

1.定义抽象类，提供抽象方法
SoyaMilk是抽象类，make是制作豆浆的抽象方法，只需要根据放入原料的不同就可以制造不同口味的豆浆，所以添加原料是一个抽象方法，交给子类去实现，调用的时候通过不同的子类对象就可以制作不同口味的豆浆
public abstract class SoyaMilk {

final void make(){select();addCondiments();soak();bead();}void select(){System.out.println("1.选择新鲜黄豆");
}abstract void addCondiments();void soak(){System.out.println("3.开始浸泡");
}void bead(){System.out.println("4.黄豆和配料放在豆浆机打碎");
}

}
2.提供子类重写抽象方法
制作花生豆浆子类:

public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {@Overridevoid addCondiments() {System.out.println("2.添加花生原料");}
}

制作红豆豆浆子类:

public class RedBeanSoyaMilk  extends  SoyaMilk{@Overridevoid addCondiments() {System.out.println("2.添加红豆配料");}
}

3.方法测试

public class TemplateTest {public static void main(String[] args) {SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk();SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk();peanutSoyaMilk.make();redBeanSoyaMilk.make();}
}

运行结果:

钩子方法

1.在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。
2.还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造
抽象方法改造,提供空实现

    void addCondiments(){};

制作原味豆浆实现类

public class OriginalMilk extends SoyaMilk{@Overridevoid addCondiments() {super.addCondiments();}
}

子类视情况而定是否要覆盖父类方法。

框架源码体现

在Spring源码中，就使用到了模板方法模式，就在容器刷新的方法中
ConfigurableApplicationContext接口中定义了一个抽象方法refresh

在其实现类AbstractApplicationContext中实现了这个模板方法
@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// Prepare this context for refreshing.
prepareRefresh();

		// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();// Prepare the bean factory for use in this context.prepareBeanFactory(beanFactory);try {// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.postProcessBeanFactory(beanFactory);// Invoke factory processors registered as beans in the context.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);// Register bean processors that intercept bean creation.registerBeanPostProcessors(beanFactory);// Initialize message source for this context.initMessageSource();// Initialize event multicaster for this context.initApplicationEventMulticaster();// Initialize other special beans in specific context subclasses.onRefresh();// Check for listener beans and register them.registerListeners();// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);// Last step: publish corresponding event.finishRefresh();}catch (BeansException ex) {if (logger.isWarnEnabled()) {logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +"cancelling refresh attempt: " + ex);}// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.destroyBeans();// Reset 'active' flag.cancelRefresh(ex);// Propagate exception to caller.throw ex;}finally {// Reset common introspection caches in Spring's core, since we// might not ever need metadata for singleton beans anymore...resetCommonCaches();}}
}

这个方法是Spring最重要的容器刷新的方法，我们看看在refresh方法中Spring通过模板方法模式留下了多少扩展点
1.obtainFreshBeanFactory()方法

protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() {refreshBeanFactory();return getBeanFactory();}

在obtainFreshBeanFactory的方法中refreshBeanFactory()和getBeanFactory()都是抽象方法，只能子类去实现，主要是为了初始化Spring容器并获取子类创建的BeanFactoy
2.postProcessBeanFactory(beanFactory)方法

	protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {}

它是一个钩子方法，交给子类去实现
3.onRefresh()方法

	protected void onRefresh() throws BeansException {// For subclasses: do nothing by default.}

它是一个钩子方法，交给子类去实现

注意事项和细节

基本思想是：算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改。
2) 实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
3) 既统一了算法，也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。
4) 该模式的不足之处：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大
5) 一般模板方法都加上final关键字，防止子类重写模板方法.
6) 模板方法模式使用场景：当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤，这一系列的步骤基本相同，但其个别步骤在实现时可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理

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