java模板设计模式
1、概述
模板设计模式定义:定义一个操作中的算法骨架,将步骤延迟到子类中。
模板设计模式是一种行为设计模式,一般是准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法或者具体的构造函数实现,然后声明一些抽象方法,这样可以强制子类实现剩余的逻辑。不同的子类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。这就是模板设计模式能达成的功能。
适用于一些复杂操作进行步骤分割、抽取公共部分由抽象父类实现、将不同的部分在父类中定义抽象实现、而将具体实现过程由子类完成。对于整体步骤很固定,但是某些部分易变,可以将易变的部分抽取出来,供子类实现。
角色:
抽象类:实现模板方法、定义算法骨架
具体类:实现抽象类中的抽象方法,完成特定的算法
2、代码示例
我们举一个比较常见的例子:将一个物品装进冰箱。为了达到这个目的我们一般有如下几步:
a:打开冰箱门
b:将物品装进冰箱
c:关上冰箱门
上面的这三步其实就是“将一个物品装进冰箱”这个算法的骨架。在这个算法中,物品这个字眼很重要,它是抽象的,而不是具体的,对于每个不同的物品,装入的时候行为可能不同,这一点非常重要。比如:
a:将一块猪肉放进冰箱--->一块猪肉这么小,直接放进去
b:将一头大象放进冰箱--->一头大象这么大,切碎放进去
上面只是不恰当的举个例子,只是为了说明:针对与不同物品,放入冰箱的动作(行为)不同。
特别注意:上面物品虽是抽象的,但是我最终想表达的是“将物品装进冰箱”这个行为是抽象的。
package com.yefengyu.pattern.template; public abstract class AbstractClass
{
public final void execute()
{
open();
put();
close();
} private void open()
{
System.out.println("打开冰箱");
} private void close()
{
System.out.println("关闭冰箱");
} protected abstract void put();
}
上面的AbstractClass类中的execute方法就是一个算法骨架,它定义了复杂操作的许多步骤,其中需要注意:
(1)AbstractClass是抽象类,因为子类需要继承某些抽象方法
(2)execute是算法骨架,让外部调用,所以必须是public,但是又不想让子类进行重写,因此使用final关键字,如果重写则导致整个流程混乱。
(3)open和close方法是固定的步骤,定义为私有,不让子类修改。
(4)put方法是protected 的,保证子类可以重写,但是其它类无法看到,又是abstract 则子类必须重写。因为父类AbstractClass无法得知具体的物品该如何放入冰箱,只有靠子类去实现了。
下面来实现两个子类。
package com.yefengyu.pattern.template; public class Pork extends AbstractClass
{
@Override
protected void put()
{
System.out.println("将一块猪肉装进冰箱:直接装啊");
}
}
package com.yefengyu.pattern.template; public class Elephant extends AbstractClass
{
@Override
protected void put()
{
System.out.println("将大象装入冰箱:你必须剁碎再装入");
}
}
这两个子类虽然在put中都只打印了一句话,但是我们可以想象这里的操作十分复杂,并且流程大不一样。下面我们来实现客户端代码。
package com.yefengyu.pattern.template; public class Client
{
public static void main(String[] args)
{
AbstractClass abstractClass = new Pork();
abstractClass.execute(); System.out.println("-------------------"); abstractClass = new Elephant();
abstractClass.execute();
}
}
运行结果如下
通过上面的例子,我么可以看出:不同的实现类,重写的抽象方法的逻辑不同,导致算法执行的结果也不相同,但是算法骨架是没有改变的。
3、案例剖析
大家应该使用Thread类,在学习的时候,一定都注意到这个问题,我们重写了run方法,但是线程启动的时候,为什么使用start方法?
package com.yefengyu.pattern.template; public class MyThread
{
public static void main(String[] args)
{
Thread thread = new Thread(){
@Override
public void run()
{
System.out.println("###");
}
}; thread.start();
}
}
其实Thread类也使用了模板设计模式,只是有些地方有些差异。
总结:
start方法就是算法骨架的入口,它定义算法的骨架;start0()方法是本地方法,该方法最终还是调用了Thread的run方法,具体细节不做介绍。那么我们可以简单的认为start0()就是run方法,那么这就和模板设计模式非常相似:
start方法:算法框架入口和骨架,和上面的AbstractClass的execute方法对应。
start0方法:可以看作run方法,虽然run方法不是抽象方法,但是也可以复写,并且一般必须复写,不然线程没啥业务,有啥意义呢?
Thread线程的使用start启动,做了很多其它的事情,也在某个地方调用了run方法,它是线程完整执行的入口,就和上面的AbstractClass的execute方法一样;如果线程调用run方法启动,只是和普通方法调用一样,无法真正启动一个线程。
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