模板方法设计模式理论与应用

简介: 首先了解一下什么是模板,在工厂中指定某一样工具的时候,会先设计一个模子,然后就根据这个模子制造成各种颜色的工具。虽然制造出来的工具可能样式、颜色都不同,但是基本的样子和模子是一模一样。抽象到编程中,我们设计一个抽象类模板,指定代码的执行流程,后续子类实现各自的代码逻辑,但是执行流程和抽象父类一样,这种设计模式就是模板方法模式。

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(一)什么是模板方法模式(Template method)


首先了解一下什么是模板,在工厂中指定某一样工具的时候,会先设计一个模子,然后就根据这个模子制造成各种颜色的工具。虽然制造出来的工具可能样式、颜色都不同,但是基本的样子和模子是一模一样。


抽象到编程中,我们设计一个抽象类模板,指定代码的执行流程,后续子类实现各自的代码逻辑,但是执行流程和抽象父类一样,这种设计模式就是模板方法模式


(二)模板方法模式中的角色


abstractClass:抽象类


抽象类角色就是上面说的模子,该角色中需要定义抽象方法以及方法执行流程,这些抽象方法由concreteClass具体类实现


concreteClass:具体类


具体类需要继承抽象类,并实现抽象类中的抽象方法,这里实现的方法将会在执行流程中被调用。


(三)代码案例


接下来展示Template method的代码案例。在这段代码中,我会先写一个抽象类,内容是打开冰箱放东西的三大步骤;接着写两个具体类,分别是放水果和放大象。


首先是抽象类:AbstractRefrigerator


publicabstractclassAbstractRefrigerator {
publicabstractvoidopenDoor();
publicabstractvoidputSomething();
publicabstractvoidcloseDoor();
publicfinalvoidexecute(){
openDoor();
putSomething();
closeDoor();
    }
}

在抽象类中,定义了三个抽象方法,分别是打开冰箱门、放入一些东西、关上冰箱门。接着定义一个execute模板方法,指定模板的方法执行流程。 创建第一个具体类PutFruit:

publicclassPutFruitextendsAbstractRefrigerator {
privateStringfruitName;
publicPutFruit(StringfruitName){
this.fruitName=fruitName;
    }
@OverridepublicvoidopenDoor() {
System.out.println("打开冰箱门");
    }
@OverridepublicvoidputSomething() {
System.out.println("放入"+fruitName);
    }
@OverridepublicvoidcloseDoor() {
System.out.println("关上冰箱门");
    }
}

在第一个具体类中,继承了统一的抽象类,并实现三个抽象方法。 创建第二个具体类:PutElephant:

publicclassPutElephantextendsAbstractRefrigerator {
@OverridepublicvoidopenDoor() {
System.out.println("打开冰箱门");
    }
@OverridepublicvoidputSomething() {
System.out.println("放入大象");
    }
@OverridepublicvoidcloseDoor() {
System.out.println("关上冰箱门");
    }
}

最后在main方法中使用两个具体类:

publicclassMain {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
AbstractRefrigeratora1=newPutFruit("apple");
a1.execute();
AbstractRefrigeratora2=newPutElephant();
a2.execute();
    }
}

上述每个具体类中都有自己的实现,但是最后执行流程都是按照抽象类中指定的模板规则,这就是模板方法设计模式。


(四)在项目中的应用


我翻了一下目前自己写的项目以及工作中写的项目,发现有一个项目中很巧妙的运用了模板设计模式。因为是工作中的项目,我不会贴代码,讲一下应用场景:


这个项目依赖ES进行数据的查询采集,然后对数据做一些操作加工后返回。这里有一套很规范对模板流程:前置查询参数校验->ES查询->查询后结果处理->封装结果返回


这里的一套流程就被做成了一个抽象类赋予了默认对实现,并提供了一个模板方法按顺序执行上述步骤。后续有新的接口需求就直接按照这套模板流程来。


(五)模板方法模式在源码中的应用


javax.servlet.http.HttpServlet类的实现就使用了模板方法模式。HttpServlet中定义了doGet、doHead、doPost、doPut、doDelete、doOptions、doTrace等方法,并定义了service这个模板方法:


publicabstractclassHttpServletextendsGenericServlet {
protectedvoiddoGet(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoiddoHead(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoiddoPost(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoiddoPut(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoiddoDelete(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoiddoOptions(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoiddoTrace(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
//...    }
protectedvoidservice(HttpServletRequestreq, HttpServletResponseresp) throwsServletException, IOException {
Stringmethod=req.getMethod();
longlastModified;
if (method.equals("GET")) {
lastModified=this.getLastModified(req);
if (lastModified==-1L) {
this.doGet(req, resp);
            } else {
longifModifiedSince;
try {
ifModifiedSince=req.getDateHeader("If-Modified-Since");
                } catch (IllegalArgumentExceptionvar9) {
ifModifiedSince=-1L;
                }
if (ifModifiedSince<lastModified/1000L*1000L) {
this.maybeSetLastModified(resp, lastModified);
this.doGet(req, resp);
                } else {
resp.setStatus(304);
                }
            }
        } elseif (method.equals("HEAD")) {
lastModified=this.getLastModified(req);
this.maybeSetLastModified(resp, lastModified);
this.doHead(req, resp);
        } elseif (method.equals("POST")) {
this.doPost(req, resp);
        } elseif (method.equals("PUT")) {
this.doPut(req, resp);
        } elseif (method.equals("DELETE")) {
this.doDelete(req, resp);
        } elseif (method.equals("OPTIONS")) {
this.doOptions(req, resp);
        } elseif (method.equals("TRACE")) {
this.doTrace(req, resp);
        } else {
StringerrMsg=lStrings.getString("http.method_not_implemented");
Object[] errArgs=newObject[]{method};
errMsg=MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
resp.sendError(501, errMsg);
        }
    }
}

(六)总结


模板方法设计模式有助于让我们理解抽象类在编程中的含义,其实对很多人而言知道抽象类是什么,但是不理解为什么要使用抽象类。模板方法设计模型就是很好的案例。

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