Chapter 9 模板方法模式

1 概述

模板方法（Template Method）模式是关于类的行为模式。在一个抽象类中定义一个算法的骨架，其中一些步骤和逻辑已经实现，而将另外一部分步骤和逻辑推迟到子类中去实现。模板方法模式使得子类可以在不改变算法结果的情况下，重新定义算法中的某些步骤。模板方法模式让不同的子类可以用不同的方式实现抽象的方法，从而让算法有不同的实现。

2 实现方式

2.1 重要的概念

在具体实现上，模板方法模式主要包括了以下两个类：

(1) 抽象类：定义了一系列的基本操作，这些操作一部分是具体的，另外一部分是抽象的，每个基本操作对应算法的一个步骤。另外，在抽象类中实现了一个模板方法，用于定义算法的框架，在该框架中不仅可以调用抽象类中实现的基本方法，也可以调用该类的子类实现的方法，还可以调用其他对象的方法

(2) 具体子类：抽象类的子类，实现了抽象父类中的抽象方法，以完成该子类特定算法的步骤，也可以覆盖在父类中已经实现的具体操作

在模板方法模式中，还有两个重要的概念，即基本方法和模板方法：

(1) 基本方法：定义了算法的每个步骤，其具体实现既可以在抽象父类中，也可以在具体子类中

(2) 模板方法：在抽象类中定义了算法的框架，其是基本方法的组合，一般会被final修饰，表示其被具体子类修饰后不可以被重写。模板方法也是模板方法模式名字的由来

2.2 具体案例

为了更好的理解模板方法模式，这里以现实生活中常见的去医院看病的过程为例，对模板方法模式进行具体的阐述

首先定义一个抽象父类，描述了去医院看病的大致过程，其中，execute方法为上文提到的模板方法，定义了到医院看病的基本流程，包括：1、排队取号；2、具体的诊断过程；3、诊断结束，按照医生的处方拿药。其中第一步和第三步基本上都是相同的，因此在抽象父类中实现，而第二步根据病情的不同会有很大的不同，因此是抽象的，留到具体子类中去实现

abstract class SicknessDiagnoseHandler {

public final void execute() {
queueForSeqNum();
diagnose();
pickUpMedicine();
}

private void queueForSeqNum() {
System.out.println("正在排队挂号......");
System.out.println("排到第" + new Random().nextInt(100) + "号");
}

public abstract void diagnose();

private void pickUpMedicine() {
System.out.println("按照医生的处方去药房拿药......");
}
}

有了抽象父类，需要定义继承该抽象的具体子类，该子类中要复写第二步，即上面的diagnose方法。例如，描述一个看胃病的子类，在该子类的diagnose方法中，描述了诊断的具体过程，即做胃镜检查

class StomachacheDiagnoseHandler extends SicknessDiagnoseHandler {

@Override
public void diagnose() {
System.out.println("胃镜检测......");
}
}

再比如，描述一个诊断骨折的子类，在该子类的diagnose方法中，描述了拍X光片检查的诊断过程

class BonefractureDiagnoseHandler extends SicknessDiagnoseHandler {

@Override
public void diagnose() {
System.out.println("拍X光片......");
}
}

有了上面两个类，编写客户端的测试程序就变得十分容易了

public class TemplateMethodDemo {
public static void main(String[] args) {
SicknessDiagnoseHandler handler1 = new StomachacheDiagnoseHandler();
handler1.execute();
SicknessDiagnoseHandler handler2 = new BonefractureDiagnoseHandler();
handler2.execute();
}
}

2.3 UML类图

模板方法模式的UML类图描述比较简单，只涉及到了简单的继承关系

3 总结

模板方法模式是一种常见的设计模式，它是基于继承的代码复用基本技术，模板方法模式的结构和用法也是面向对象设计的核心之一。其主要针对这样一种场景：当需要完成某件事的时候，其步骤是固定的，但是每个步骤的具体实现方式不一定。这时，我们可以将所有的操作抽象到一个抽象类中，并且将固定的步骤定义在模板方法中，而具体的操作可以分成两类，一类是实现方法比较固定的操作，这类操作在抽象类中实现，而另外一类是不固定的操作，这类操作被abstract修饰，表明其需要在子类中具体实现。