设计模式之模版方法模式（Template Method Pattern）

一.什么是模版方法模式？

首先，模版方法模式是用来封装算法骨架的，也就是算法流程

既然被称为模版，那么它肯定允许扩展类套用这个模版，为了应对变化，那么它也一定允许扩展类做一些改变

事实就是这样，模版方法模式封装了算法流程，但允许由子类负责实现某些步骤细节

二.举个例子

假设我们要开一家允许加盟的炸酱面店，我们拥有独家秘制的酱料配方，以及独特的制作工艺，美味只此一家，地球上大多数人每天都吃我们的炸酱面，所以我们有了大量的加盟者

为了盈利，我们当然不能公开制作工艺与酱料配方，但由于加盟者经营地域的差异，制作细节又存在差异，比如北京人喜欢吃细面硬面，陕西人喜欢吃宽面软面，我们也不能为了保护配方而让北京的加盟者继续卖我们的宽面

所以我们需要把制作工艺与保密配方保护起来，谁都不允许修改，同时把面条的制作以及烹煮方式公开出去，允许加盟者修改

那么，要如何实现这样的需求？

没错，模版方法就是为此而生的

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首先，我们需要建立模版类，把该保护的保护起来，把该公开的公开出去：

package TemplateMethodPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义炸酱面模版类
 */
public abstract class Noodles {
	public void cook(){
		//制作面条
		makeNoodles();
		//制作酱料
		makeSauce();
		//烹煮面条
		boilNoodles();
		//添加酱料
		addSauce();
	}

	/**
	 * 把秘制酱料保护起来
	 */
	private void makeSauce(){
		System.out.println("做好一份独家秘制酱料");
	}

	/**
	 * 把添加剂量保护起来
	 */
	private void addSauce(){
		System.out.println("添加适量的秘制酱料");
	}

	public abstract void makeNoodles();
	public abstract void boilNoodles();
}

定义好了模版，90%的工作就已经完成了，下面开始实现具体类

北京炸酱面：

package TemplateMethodPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 实现北京炸酱面具体类
 */
public class BJNoodles extends Noodles{

	@Override
	public void makeNoodles() {
		System.out.println("做好一份有北京特色的手工面");
	}

	@Override
	public void boilNoodles() {
		System.out.println("按北京特色煮面法煮好面条");
	}
}

陕西炸酱面：

package TemplateMethodPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 实现陕西炸酱面具体类
 */
public class SXNoodles extends Noodles{

	@Override
	public void makeNoodles() {
		System.out.println("做好一份有陕西特色的手工面");
	}

	@Override
	public void boilNoodles() {
		System.out.println("按陕西特色煮面法煮好面条");
	}
}

有了这些具体类，我们按照地域分配给加盟者就好了

三.效果示例

先实现一个测试类：

package TemplateMethodPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 实现一个测试类
 */
public class Test {
	public static void main(String[] args){
		//创建北京炸酱面对象
		Noodles bjnoodles = new BJNoodles();
		//创建陕西炸酱面对象
		Noodles sxnoodles = new SXNoodles();

		System.out.println("北京炸酱面制作工艺：");
		bjnoodles.cook();//做一份北京炸酱面
		System.out.println("\n陕西炸酱面制作工艺：");
		sxnoodles.cook();//做一份陕西炸酱面
	}
}

运行结果：

四.多一点思考

上面的例子中，我们很轻松的实现了对算法骨架的封装，而且允许扩展类自定义某些步骤细节，似乎很轻松也很完美

那好，让我们改改需求吧：

最近提倡绿色健康生活，大家都喜欢吃点蔬菜，我们传统的炸酱面不得不与时俱进，做好之后还要添点蔬菜

但问题是有的地方并不喜欢添加蔬菜，他们习惯了老字号炸酱面的风味，坚决不要蔬菜

所以我们不能简单地改变制作工艺，添加一道工序来加蔬菜

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如果能在模版中定义一个可选的操作就再好不过了，让加盟者自己选择要不要加点儿蔬菜

于是，我们需要对之前的模版做一点点改动：

package TemplateMethodPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义炸酱面模版类
 */
public abstract class Noodles {
	private boolean wantVegetables = false;//要不要蔬菜

	public void setWantVegetables(boolean wantVegetables) {
		this.wantVegetables = wantVegetables;
	}

	public void cook(){
		//制作面条
		makeNoodles();
		//制作酱料
		makeSauce();
		//烹煮面条
		boilNoodles();

		//要不要添点儿蔬菜
		if(wantVegetables)
			addVegetables();

		//添加酱料
		addSauce();
	}

	/**
	 * 把秘制酱料保护起来
	 */
	private void makeSauce(){
		System.out.println("做好一份独家秘制酱料");
	}

	/**
	 * 把添加剂量保护起来
	 */
	private void addSauce(){
		System.out.println("添加适量的秘制酱料");
	}

	/**
	 * 添加时令蔬菜
	 */
	public void addVegetables(){
		//空的实现
	}

	public abstract void makeNoodles();
	public abstract void boilNoodles();
}

注意，为了添加可选的操作，我们做了这么几件事情：

1. 定义标志变量（选/不选）
2. 提供标志变量的setter，供扩展类选择
3. 修改算法骨架，加入新的可选步骤
4. 为新的步骤提供一个空的实现（注意，这一步很重要，提供空的实现而不是定义一个抽象方法，避免了对现有扩展类的修改，这个在模版方法模式的术语中被称为Hook钩子）

五.模版方法模式与策略模式

这两个模式都是用来封装算法的，让我们来对比一下：

	策略模式	模版方法模式
概念	封装算法步骤，允许子类选择已有的策略（步骤细节）	封装算法骨架（流程），允许由子类负责实现某些细节
实现方式	用组合来实现	用继承来实现
目标	实现了算法步骤的选择	实现了算法的流程控制
亮点	支持运行时动态改变步骤（策略）	支持运行时动态改变算法流程（用hook来实现）
具体步骤	把易于变化的同类算法细节（步骤）找出来，再定义一个算法族（接口）把它们封装起来	把算法骨架抽象出来并封装在基类（模版类）中
总结	封装步骤	封装流程

举个例子：

假设现在有一个算法，流程是A->B->C->D，C步骤的具体实现可能有c1,c2,c3三种不同方法

策略模式：

1. 定义一个行为接口C，定义execute方法
2. 实现具体类c1,c2,c3扩展自接口C（c1,c2,c3三种行为供调用者选择）
3. 在基类中添加一个属性，类型为接口C，并提供setter
4. 扩展自基类的具体类将通过调用setter来动态改变行为

模版方法模式：

1. 定义基类（模版类），在基类中定义算法流程（把流程封装起来）
2. 在基类中把C步骤定义为抽象方法
3. 扩展自基类的具体类将提供自己的实现（c1,c2,c3或者其它）