设计模式（二十二）模板方法模式 Template

• 泡茶？泡咖啡？

　　我们用泡茶和泡咖啡两种行为来引入这一设计模式。

　　思考一下“泡茶”的过程：

　　煮水 -> 用沸水泡茶叶 -> 把茶倒进杯子 -> 放点柠檬之类的佐料。

　　然后再看一下“泡咖啡”的过程：

　　煮水 -> 用沸水泡咖啡 -> 把咖啡倒进杯子 -> 加牛奶和糖。

　　如果我们用两个类去描述这两个过程，很明显会有很多重复的代码（例如 Step1 煮水，Step3 倒进杯子），也有很多相似的代码（Step2 冲泡，Step4 加佐料）。

　　将冲泡的过程看做是一个算法，那么这个算法的主架构是一致的：

　　煮水 -> 用沸水泡东西 -> 将泡完的东西倒进杯子 -> 加佐料。

　　将主过程抽象出来，至于泡什么东西，加什么佐料，就交给子类去实现，这就是模板方法模式。

• 模板方法模式：

　　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。

• UML：

　　除了上述的四个步骤，这里加了个新的方法：customerWantsCondiments()，因为加佐料这个步骤不是必须的。

• 模板方法的组成：

　　从上面 UML 图，我们能够发现，在抽象类 BeverageDrive 中，一共存在4类方法：

1. 模板方法：prepareRecipe()，这是算法的主体，在方法内部会调用其他的方法，一般来说是 public final 的。
2. 抽象方法：brew() & addCondiments()，是算法步骤的“个性”，在 BeverageDrive 中声明为 protected abstract，由子类去实现。
3. 具体方法：boilWater() & pourInCup()，是算法步骤的“共性”，一般是 private 的。
4. 钩子方法：customerWantsCondiments，具有空的或是默认的实现。钩子的存在，可以让子类有能力对算法的不同点进行挂钩，选择权在子类手上，一般是 protected 的。

• 代码：

public abstract class BeverageDrive {

    // Template method
    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        if (customerWantsCondiments()) {
            addCondiments();
        }
    }

    // Abstract method
    protected abstract void brew();

    protected abstract void addCondiments();

    // Concrete method
    private void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }

    private void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring into cup");
    }

    // Hook method
    protected boolean customerWantsCondiments() {
        return true;
    }
}

public final class CoffeeBeverage extends BeverageDrive {

    @Override
    public void brew() {
        System.out.println("Dripping coffee through filter");
    }

    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("Adding sugar and milk");
    }

    @Override
    public boolean customerWantsCondiments() {
        return false;
    }
}

public final class TeaBeverage extends BeverageDrive {

    @Override
    public void brew() {
        System.out.println("Steeping the tea");
    }

    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("Adding lemon");
    }
}

• 好莱坞原则：

　　好莱坞在寻找演员的时候有一个著名的原则：别打电话给我们，我们会打电话给你。

　　这一点在 OO 设计上，被翻译为：别调用我，我会调用你。

　　在好莱坞，演员属于低层组件，电影公司属于高层组件。每当电影公司需要演员的时候，都是电影公司打电话通知演员来面试。

　　换句话说：高层组件对待低层组件的方式是：别调用我，我会调用你。

　　当我们设计模板方法模式的时候，要时刻记得，让父类去调用子类，不要让子类调用父类方法。

　　下面看一个不太好的设计：

public abstract class BadBehaviorBeverageDrive {

    protected void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }

    protected void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring into cup");
    }

    protected boolean customerWantsCondiments() {
        return true;
    }
}

public final class BadBehaviorTeaBeverage extends BadBehaviorBeverageDrive {

    public final void prepareRecipe() {
        super.boilWater();
        steepTeaBags();
        super.pourInCup();
        if (super.customerWantsCondiments()) {
            addLemon();
        }
    }

    private void steepTeaBags() {
        System.out.println("Steeping the tea");
    }

    private void addLemon() {
        System.out.println("Adding lemon");
    }
}

　　这个设计，一定意义上来说，达到了代码重用的功能，但是违反了好莱坞原则，不能算是一个合格的设计。