模板方法模式（Template Method Pattern）——封装算法

前言

​ 通常我们会遇到这样的一个问题：我们知道一个算法所需的关键步骤，并确定了这些步骤的执行顺序。但是某些步骤的具体实现是未知的，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。

​ 模板方法模式把我们不知道具体实现的步骤封装成抽象方法，提供一个按正确顺序调用它们的具体方法(这些具体方法统称为“模板方法”)，这样构成一个抽象基类。子类通过继承这个抽象基类去实现各个步骤的抽象方法，而工作流程却由父类控制。

概念

定义

​ 模板方法模式（Template Pattern）属于行为模式的一种。在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

说明

​ 模板方法是用来创建一个算法的模板。什么是模板？模板就是一个方法。更具体地说，这个方法将算法的实现定义成了一组步骤，其中任何步骤都是可以抽象的，由子类来负责实现。这样就可以保证算法的结构保持不变，同时由子类提供部分实现。

​ 在这个模式中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/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。这种类型的设计模式属于行为型模式。

涉及的原则

​ 好莱坞原则：不要打电话给我们，我们会打电话给你(don‘t call us, we‘ll call you)。

​ 原则说明：低层应该只管好自己的工作（具体实现），而高层自有它自己的工作。也即是说，低层应不要调用高层，只有高层才会去调用低层，这才是合理的，我们应尽量避免向上调用和相互调用。

类图

抽象类（AbstractClass）: 包含primitiveOperation()等原语操作以及包含原语操作的templateMethod()模板方法。其中模板方法最好定义为final。

具体子类（ConcreteClass）: 用于实现在父类中声明的抽象基本操作以完成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基本操作。

设计模式的实现

使用场景

​ 在生活中，你会发现冲咖啡和泡茶似乎有些相似的地方：

​ 冲咖啡：

Created with Raphaël 2.1.0把水煮沸用开水冲泡咖啡把咖啡倒入杯中加糖和牛奶

​ 泡茶：

Created with Raphaël 2.1.0把水煮沸用开水冲泡茶叶把茶倒入杯中加柠檬

代码实现

package template;

/**
* 抽象类
* Created by Chonglou on 2017/9/3.
*/
public abstract class TemplateClass {
final void prepareBeverage() {
boilWater();
brew();
pourIncup();
addCondiments();
}

public void boilWater() {
System.out.println("boil Water ...");
}

public abstract void brew();

public void pourIncup() {
System.out.println("pouring into cup");
}

public abstract void addCondiments();
}

package template;

/**
* 具体类——茶
* Created by Chonglou on 2017/9/3.
*/
public class Tea extends TemplateClass {
public void brew() {
System.out.println("Steep the tea ..  ");
}

public void addCondiments() {
System.out.println("Adding Lemon ...");
}
}

package template;

/**
* 具体类--茶
* Created by Chonglou on 2017/9/3.
*/
public class Coffee extends TemplateClass {
public void brew() {
System.out.println("Dripping Coffee through filter ...");
}

public void addCondiments() {
System.out.println("Add suger and milk ...");
}
}

package template;

/**
* Created by Chomglou on 2017/9/3.
*/
public class TestTemplate {
public static void main(String[] args) {
// 准备茶
System.out.println("I wanna drink Tea");
Tea t = new Tea();
t.prepareBeverage();

System.out.println();
// 准备咖啡
System.out.println("I wanna drink Coffee");
Coffee coffee = new Coffee();
coffee.prepareBeverage();

}
}

运行结果

总结

​ 模板方法的抽象类可以定义具体方法、抽象方法和钩子。

​ 钩子是一种方法，他可以灵活的决定原语的执行，方向控制父类。它在抽象类中不做事，或者只做默认的事情，子类可以选择要不要去覆盖它。

​ 模板方法和策略模式都是封装算法，前者用继承，后者用组合。这也是模板方法的缺点，应“多用组合，少用继承”。