模板方法模式是类的行为模式。准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现,然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法,从而对剩余的逻辑有不同的实现。这就是模板方法模式的用意。
模式结构
模板方法模式是所有模式中最为常见的几个模式之一,是基于继承的代码复用的基本技术。
模板方法模式需要开发抽象类和具体子类的设计师之间的协作。一个设计师负责给出一个算法的轮廓和骨架,另一些设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。代表这些具体逻辑步骤的方法称做基本方法(primitive method);而将这些基本方法汇总起来的方法叫做模板方法(template method),这个设计模式的名字就是从此而来。
模板方法所代表的行为称为顶级行为,其逻辑称为顶级逻辑。
这里涉及到两个角色:
抽象模板(Abstract Template) 角色的责任:
- 定义了一个或多个抽象操作,以便让子类实现。这些抽象操作叫做基本操作,它们是一个顶级逻辑的组成步骤。
- 定义并实现了一个模板方法。这个模板方法一般是一个具体方法,它给出了一个顶级逻辑的骨架,而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中,推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。
具体模板(Concrete Template) 角色的责任:
- 实现父类所定义的一个或多个抽象方法,它们是一个顶级逻辑的组成步骤。
- 每一个抽象模板角色都可以有任意多个具体模板角色与之对应,而每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法(也就是顶级逻辑的组成步骤)的不同实现,从而使得顶级逻辑的实现各不相同。
基础示例
抽象模板角色类,abstractMethod()、hookMethod() 等基本方法是顶级逻辑的组成步骤,这个顶级逻辑由 templateMethod() 方法代表。
public abstract class AbstractTemplate {
/**
* 模板方法
*/
public void templateMethod() {
// 调用基本方法
abstractMethod();
hookMethod();
concreteMethod();
}
/**
* 基本方法的声明(由子类实现)
*/
protected abstract void abstractMethod();
/**
* 基本方法(空方法)
*/
protected void hookMethod() {}
/**
* 基本方法(已经实现)
*/
private final void concreteMethod() {
// 业务相关的代码
}
}
具体模板角色类实现了父类所声明的基本方法,abstractMethod() 方法所代表的就是强制子类实现的剩余逻辑,而 hookMethod() 方法是可选择实现的逻辑。
public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate {
@Override
public void abstractMethod() {
// 业务相关的代码
}
@Override
public void hookMethod() {
// 业务相关的代码
}
}
模板模式的关键是:子类可以置换掉父类的可变部分,但是子类却不可以改变模板方法所代表的顶级逻辑。
每当定义一个新的子类时,不要按照控制流程的思路去想,而应当按照"责任"的思路去想。换言之,应当考虑哪些操作是必须置换掉的,哪些操作是可以置换掉的,以及哪些操作是不可以置换掉的。使用模板模式可以使这些责任变得清晰。
模板方法中的方法分类
模板方法中的方法可以分为两大类:模板方法和基本方法。
模板方法
一个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。一个抽象类可以有任意多个模板方法,而不限于一个。每一个模板方法都可以调用任意多个具体方法。
基本方法
基本方法又可以分为三种:抽象方法(Abstract Method)、具体方法(Concrete Method)和钩子方法(Hook Method)。
- 抽象方法:一个抽象方法由抽象类声明,由具体子类实现。在 Java 语言里抽象方法以
abstract关键字标示。 - 具体方法:一个具体方法由抽象类声明并实现,而子类并不实现或置换。
- 钩子方法:一个钩子方法由抽象类声明并实现,而子类会加以扩展。通常抽象类给出的实现是一个空实现,作为方法的默认实现。
命名规则
钩子方法的名字应当以 do 开始,这是熟悉设计模式的 Java 开发人员的标准做法。在 HttpServlet 类中,也遵从这一命名规则,如 doGet()、doPost() 等方法。
存款利息示例
考虑一个计算存款利息的例子。假设系统需要支持两种存款账号:货币市场(Money Market)账号和定期存款(Certificate of Deposit)账号。这两种账号的存款利息是不同的,因此,在计算一个存户的存款利息额时,必须区分两种不同的账号类型。
这个系统的总行为应当是计算出利息,这也就决定了作为一个模板方法模式的顶级逻辑应当是利息计算。由于利息计算涉及到两个步骤:一个基本方法给出账号种类,另一个基本方法给出利息百分比。这两个基本方法构成具体逻辑,因为账号的类型不同,所以具体逻辑会有所不同。
抽象模板角色类:
public abstract class Account {
/**
* 模板方法,计算利息数额
* @return 返回利息数额
*/
public final double calculateInterest() {
double interestRate = doCalculateInterestRate();
String accountType = doCalculateAccountType();
double amount = calculateAmount(accountType);
return amount * interestRate;
}
/**
* 基本方法留给子类实现
*/
protected abstract String doCalculateAccountType();
/**
* 基本方法留给子类实现
*/
protected abstract double doCalculateInterestRate();
/**
* 基本方法,已经实现
*/
private double calculateAmount(String accountType) {
// 省略相关的业务逻辑
return 7243.00;
}
}
具体模板角色类:
public class MoneyMarketAccount extends Account {
@Override
protected String doCalculateAccountType() {
return "Money Market";
}
@Override
protected double doCalculateInterestRate() {
return 0.045;
}
}
public class CDAccount extends Account {
@Override
protected String doCalculateAccountType() {
return "Certificate of Deposit";
}
@Override
protected double doCalculateInterestRate() {
return 0.06;
}
}
客户端类:
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Account account = new MoneyMarketAccount();
System.out.println("货币市场账号的利息数额为: " + account.calculateInterest());
account = new CDAccount();
System.out.println("定期账号的利息数额为: " + account.calculateInterest());
}
}
模板方法模式在 Servlet 中的应用
使用过 Servlet 的人都清楚,除了要在 web.xml 做相应的配置外,还需继承一个叫 HttpServlet 的抽象类。HttpServlet 类提供了一个 service() 方法,这个方法调用七个 do 方法中的一个或几个,完成对客户端调用的响应。这些 do 方法需要由 HttpServlet 的具体子类提供,因此这是典型的模板方法模式。下面是 service() 方法的源代码:
protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
throws ServletException, IOException {
String method = req.getMethod();
if (method.equals(METHOD_GET)) {
long lastModified = getLastModified(req);
if (lastModified == -1) {
doGet(req, resp);
} else {
long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);
if (ifModifiedSince < (lastModified / 1000 * 1000)) {
maybeSetLastModified(resp, lastModified);
doGet(req, resp);
} else {
resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
}
}
} else if (method.equals(METHOD_HEAD)) {
long lastModified = getLastModified(req);
maybeSetLastModified(resp, lastModified);
doHead(req, resp);
} else if (method.equals(METHOD_POST)) {
doPost(req, resp);
} else if (method.equals(METHOD_PUT)) {
doPut(req, resp);
} else if (method.equals(METHOD_DELETE)) {
doDelete(req, resp);
} else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) {
doOptions(req, resp);
} else if (method.equals(METHOD_TRACE)) {
doTrace(req, resp);
} else {
String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");
Object[] errArgs = new Object[1];
errArgs[0] = method;
errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg);
}
}
当然,这个 service() 方法也可以被子类置换掉。下面给出一个简单的 Servlet 例子:
public class TestServlet extends HttpServlet {
public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
System.out.println("using the GET method");
}
public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
System.out.println("using the POST method");
}
}
从上面的例子可以看出这是一个典型的模板方法模式:
HttpServlet担任抽象模板角色:模板方法由service()方法担任,基本方法由doPost()、doGet()等方法担任。TestServlet担任具体模板角色:置换掉了父类HttpServlet中七个基本方法中的其中两个,分别是doGet()和doPost()。
参考:http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/05/14/2495235.html