设计模式之模板方法模式详解（上）

模板方法模式

1）概述

1.定义

定义一个操作中算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中，模板方法模式使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

2.方案

背景：某个方法的实现需要多个步骤（类似“请客”），其中有些步骤是固定的（类似“点单”和“买单”），而有些步骤并不固定，存在可变性（类似“吃东西”）。

概念：在模板方法模式中，将实现功能的每一个步骤所对应的方法称为基本方法（例如“点单”、“吃东西”和“买单”），而调用这些基本方法同时定义基本方法的执行次序的方法称为模板方法（例如“请客”）。

实现：在模板方法模式中，将相同的代码放在父类中，例如将模板方法“请客”以及基本方法“点单”和“买单”的实现放在父类中，而对于基本方法“吃东西”，在父类中只做一个声明，将其具体实现放在不同的子类中，在一个子类中提供“吃面条”的实现，而另一个子类提供“吃满汉全席”的实现。

3.结构图

在这里插入图片描述

4.角色

AbstractClass（抽象类）：在抽象类中定义了一系列基本操作(PrimitiveOperations)，这些基本操作可以是具体的，也可以是抽象的，每一个基本操作对应算法的一个步骤，在其子类中可以重定义或实现这些步骤，在抽象类中实现了一个模板方法(Template Method)，用于定义一个算法的框架，模板方法不仅可以调用在抽象类中实现的基本方法，也可以调用在抽象类的子类中实现的基本方法，还可以调用其他对象中的方法。

ConcreteClass（具体子类）：抽象类的子类，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。

5.模式实现

在实现模板方法模式时，开发抽象类的软件设计师和开发具体子类的软件设计师可以协作，一个设计师负责给出算法的轮廓和框架，另一些设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。

实现具体逻辑步骤的方法即为基本方法，而将这些基本方法汇总起来的方法即为模板方法。

模板方法：模板方法是定义在抽象类中的、把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。

基本方法：基本方法是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分，可以分为三种：抽象方法(Abstract Method)、具体方法(Concrete Method)和钩子方法(Hook Method)。

抽象方法：抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。
具体方法：具体方法由抽象类或具体类声明并实现，其子类可以进行覆盖也可以直接继承。
钩子方法：钩子方法由抽象类或具体类声明并实现，而其子类可能会加以扩展。

钩子方法有两类：

第一类钩子方法：可以与一些具体步骤“挂钩”，以实现在不同条件下执行模板方法中的不同步骤，这类钩子方法的返回类型通常是bool类型的，这类方法名一般为IsXXX()，用于对某个条件进行判断，如果条件满足则执行某一步骤，否则将不执行。

……
//模板方法
public void TemplateMethod() 
{Open();Display();//通过钩子方法来确定某步骤是否执行if (IsPrint()){Print();}
}//钩子方法
public bool IsPrint()
{return true;
}
……

第二类钩子方法：实现体为空的具体方法，子类可以根据需要覆盖或者继承这些钩子方法，与抽象方法相比，这类钩子方法的好处在于子类如果没有覆盖父类中定义的钩子方法，编译可以正常通过，但是如果没有覆盖父类中声明的抽象方法，编译将报错。

abstract class AbstractClass {//模板方法public void TemplateMethod() {PrimitiveOperation1();PrimitiveOperation2();PrimitiveOperation3();}//基本方法—具体方法public void PrimitiveOperation1() {//实现代码}//基本方法—抽象方法public abstract void PrimitiveOperation2();    //基本方法—钩子方法public virtual void PrimitiveOperation3(){}
}

注意：在模板方法模式中，由于面向对象的多态性，子类对象在运行时将覆盖父类对象，子类中定义的方法也将覆盖父类中定义的方法，因此程序在运行时，具体子类的基本方法将覆盖父类中定义的基本方法，子类的钩子方法也将覆盖父类的钩子方法，通过在子类中实现的钩子方法对父类方法的执行进行约束，实现子类对父类行为的反向控制。

2）完整解决方案

1.结构图

在这里插入图片描述

Account充当抽象类角色，CurrentAccount和SavingAccount充当具体子类角色。

2.代码实现

Account：账户类，充当抽象类

abstract class Account {//基本方法——具体方法public boolean Validate(String account, String password) {System.out.println("账号：" + account);System.out.println("密码：" + password);//模拟登录return account.equals("张无忌") && password.equals("123456");}//基本方法——抽象方法public abstract void CalculateInterest();//基本方法——具体方法public void Display() {System.out.println("显示利息！");}//模板方法public void Handle(String account, String password) {if (!Validate(account, password)) {System.out.println("账户或密码错误！");return;}CalculateInterest();Display();}
}

CurrentAccount：活期账户类，充当具体子类

public class CurrentAccount extends Account {//覆盖父类的抽象基本方法@Overridepublic void CalculateInterest() {System.out.println("按活期利率计算利息！");}
}

SavingAccount：定期账户类，充当具体子类

public class SavingAccount extends Account{@Overridepublic void CalculateInterest() {System.out.println("按定期利率计算利息！");}
}

客户端类

public class Client {public static void main(String[] args) {Account account;account = new CurrentAccount();account.Handle("张无忌", "123456");}
}