【设计模式】springboot3项目整合模板方法深入理解设计模式之模板方法(Template Method)

本文涉及的产品
云数据库 RDS SQL Server,独享型 2核4GB
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
RDS MySQL Serverless 高可用系列,价值2615元额度,1个月
简介: 【设计模式】springboot3项目整合模板方法深入理解设计模式之模板方法(Template Method)

深入理解设计模式之模板方法(Template Method)


简介:


在软件开发中,设计模式扮演着重要的角色,它们提供了一种经过验证的解决方案,帮助我们解决常见的设计问题。而设计模式能够让我们的代码更加具有的兼容性和拓展性。本文将重点介绍设计模式中的模板方法(Template Method)模式,并探讨如何将其与Spring框架相结合,以实现灵活且可扩展的应用程序设计。


模板方法模式概述


模板方法模式是一种行为型设计模式,用于定义一个算法的骨架,将具体的实现延迟到子类中。模板方法模式允许我们定义一个抽象类,其中包含一个模板方法和一些抽象方法,供具体子类实现。这样,通用的操作被封装在模板方法中,而具体的实现细节则由子类来完成。


模板方法模式的结构


模板方法模式由三个核心组成部分构成:抽象类、具体类和模板方法。


抽象类(Abstract Class)扮演着模板方法模式的中心角色。它定义了模板方法,该方法提供了算法的骨架,并调用抽象方法和具体方法来完成操作。


具体类(Concrete Class)继承抽象类并实现其中的抽象方法,完成具体的实现细节。


模板方法(Template Method)是抽象类中定义的方法,它定义了算法的骨架。模板方法调用抽象方法和具体方法来完成操作,具体的实现延迟到具体类中。


模板方法模式的实现步骤


实现模板方法模式的步骤如下:


  1. 定义抽象类:创建一个抽象类,并在其中定义模板方法。模板方法提供算法的骨架,它调用抽象方法和具体方法来完成操作。
  2. 定义抽象方法:在抽象类中定义抽象方法,以供具体类实现。这些抽象方法表示算法中的可变部分。如下:这是一个商城项目的业务场景首先,定义抽象类AbstractShoppingCart,其中包含模板方法processOrder,以及抽象方法calculateTotalPrice和pay:
//定义抽象类AbstractShoppingCart,其中包含模板方法processOrder,以及抽象方法calculateTotalPrice和pay:
abstract class AbstractShoppingCart {
    public final void processOrder() {
        addToCart();
        calculateTotalPrice();
        pay();
    }
 
    protected abstract void addToCart();
 
    protected abstract void calculateTotalPrice();
 
    protected abstract void pay();
}
  1. 创建具体类:创建具体的子类,继承抽象类,并实现其中的抽象方法。具体类完成具体的实现细节。


  1. 重写模板方法:根据需要,在具体类中重写模板方法,或者新增特定步骤的方法。这样,可以根据具体需求来定制算法的实现。如下:创建具体类SuishiShoppingCart,继承AbstractShoppingCart,并实现其中的抽象方法:
//然后,创建具体类SuishiShoppingCart,继承AbstractShoppingCart,并实现其中的抽象方法:
class SuishiShoppingCart extends AbstractShoppingCart {
    protected void addToCart() {
        System.out.println("将商品加入购物车");
    }
 
    protected void calculateTotalPrice() {
        System.out.println("计算总价");
    }
 
    protected void pay() {
        System.out.println("完成支付");
    }
}

最后,我们可以使用如下代码来测试和调用模板方法:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractShoppingCart shoppingCart = new SuishiShoppingCart();
        shoppingCart.processOrder();
    }
}

输出结果将会是:

将商品加入购物车
计算总价
完成支付

在上述示例中,AbstractShoppingCart是抽象类,定义了模板方法processOrder,以及需要具体子类实现的抽象方法addToCart、calculateTotalPrice和pay。SuishiShoppingCart是具体子类,继承抽象类并实现了抽象方法。在Main类中,我们创建了SuishiShoppingCart的实例,并调用processOrder方法来执行整个购物流程。


通过模板方法模式,我们可以将购物车的通用操作(加入购物车、计算总价、支付)封装在抽象类中,而具体的实现细节则由具体子类来实现。这样可以提高代码的复用性和可维护性


模板方法模式的应用场景


模板方法模式在许多场景下都有应用,包括:


  1. 框架和库的设计:模板方法模式常用于框架和库的设计中,它定义了框架的基本骨架,留下了一些可变的实现细节供使用者定制。


  1. 一次性实现一个算法的不变部分:模板方法模式允许我们将算法的不变部分放在父类中实现,而将可变部分留给子类来实现。这样,我们可以避免重复的代码,并提高代码的可维护性。


  1. 多个类具有相似的行为:如果多个类具有相似的行为,但其具体实现有所不同,我们可以将这些行为的共同部分提取到抽象类的模板方法中,而将变化的部分交给具体子类实现。


模板方法模式的优缺点


模板方法模式具有以下优点:


  1. 代码复用:模板方法模式提供了一种代码复用的方式,将通用的操作放在抽象类中实现,避免了重复编写相同的代码。


  1. 扩展性:通过定义抽象类和抽象方法,模板方法模式允许我们在不修改现有代码的情况下扩展算法的实现。只需创建新的具体类来实现抽象方法即可。


  1. 易于维护:模板方法模式将算法的骨架和具体实现分离,使代码结构更清晰。这样,当需求变化时,我们只需关注具体类的实现细节,而无需修改抽象类中的模板方法。


然而,模板方法模式也存在一些缺点:


  1. 对子类的限制:由于模板方法模式基于继承关系,子类必须遵循抽象类定义的算法骨架。这可能限制了子类的灵活性。


  1. 设计复杂性增加:使用模板方法模式会增加一定的设计复杂性。需要仔细考虑抽象类和具体类之间的关系,并确保模板方法和抽象方法的正确实现。


在与Spring框架结合使用时,模板方法模式可以更好地利用Spring框架的特性,例如使用Spring提供的模板类来实现通用的操作,同时允许我们通过子类来实现具体的业务逻辑。这种结合可以提供一种灵活且易于扩展的方式来开发应用程序。下面我们将通过一个示例来解释以上内容。


示例:使用模板方法模式实现数据访问


假设我们正在开发一个基于Spring框架的数据访问模块,其中包含对不同数据库的访问操作。我们可以使用模板方法模式来实现通用的数据库访问操作,并将特定的操作留给具体子类实现。


首先,我们创建一个抽象类AbstractDataAccess作为模板类,其中定义了模板方法execute:

public abstract class AbstractDataAccess {
    
    public void execute() {
        connect();
        performQuery();
        disconnect();
    }
    
    protected abstract void connect();
    
    protected abstract void performQuery();
    
    protected abstract void disconnect();
}

在抽象类中,我们定义了三个抽象方法:connect、performQuery和disconnect,它们表示数据库访问的可变部分。


然后,我们创建具体子类SqlServerDataAccess和MySqlDataAccess,分别继承AbstractDataAccess并实现抽象方法:

public class SqlServerDataAccess extends AbstractDataAccess {
    
    @Override
    protected void connect() {
        // SQL Server数据库连接逻辑
    }
    
    @Override
    protected void performQuery() {
        // SQL Server数据库查询逻辑
    }
    
    @Override
    protected void disconnect() {
        // SQL Server数据库断开连接逻辑
    }
}
public class MySqlDataAccess extends AbstractDataAccess {
    
    @Override
    protected void connect() {
        // MySQL数据库连接逻辑
    }
    
    @Override
    protected void performQuery() {
        // MySQL数据库查询逻辑
    }
    
    @Override
    protected void disconnect() {
        // MySQL数据库断开连接逻辑
    }
}

在具体子类中,我们实现了各自数据库的连接、查询和断开连接的具体逻辑。


最后,我们可以在应用程序中使用这些具体子类来执行数据库访问操作:

public class Main {
    
    public static void main(String[] args) {
        AbstractDataAccess dataAccess = new SqlServerDataAccess();
        dataAccess.execute();
        
        dataAccess = new MySqlDataAccess();
        dataAccess.execute();
    }
}

通过以上示例,我们可以看到模板方法模式的应用。抽象类AbstractDataAccess定义了数据库访问的模板方法execute,并将具体的连接、查询和断开连接的逻辑留给具体子类实现。


在应用程序中,我们可以根据实际需要选择具体的子类(如SqlServerDataAccess或MySqlDataAccess)来执行数据库访问操作。这样,我们可以通过模板方法模式实现通用的数据库访问逻辑,并在具体子类中实现特定数据库的操作细节。


使用模板方法模式可以将通用的操作封装在抽象类中,提高代码的复用性和可维护性。同时,它也允许我们通过具体子类来扩展和定制算法的实现。在与Spring框架结合使用时,模板方法模式可以更好地利用Spring提供的特性和功能,实现灵活且可扩展的应用程序设计。


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