设计模式之模板方法模式精髓快速掌握，妙趣横生！

后端

2024-02-15 00:46:35

在纷繁复杂的软件开发世界里，如何实现代码的复用和提高开发效率一直是程序员们孜孜不倦的追求。设计模式作为一种经过验证的优秀解决方案，为我们提供了应对各种常见软件设计问题的有效方法。

今天，我们将聚焦于设计模式中的模板方法模式，通过浅显易懂的讲解和生动有趣的示例，帮助您轻松理解并掌握这一重要模式。

何为模板方法模式

模板方法模式是一种行为设计模式，它允许您定义一个操作的算法骨架，同时让子类可以重写该算法的某些步骤。换句话说，模板方法模式为我们提供了一种将算法的步骤分解成一个个独立的方法，并允许子类在不改变算法结构的情况下自定义这些步骤。

模板方法模式的结构

模板方法模式通常由以下角色组成：

抽象类(Abstract Class)： 定义了算法骨架和一些通用的步骤，这些步骤通常不会被子类重写。
具体类(Concrete Class)： 继承自抽象类，并可重写抽象类中的某些步骤，以实现算法的特定行为。

模板方法模式的原理

模板方法模式的原理十分简单，它遵循以下步骤：

抽象类定义了算法的骨架和一些通用的步骤。
具体类继承自抽象类，并可重写抽象类中的某些步骤。
客户端通过创建具体类的对象来执行算法。
具体类的对象调用抽象类中的算法方法，该方法会按顺序执行算法的各个步骤。
当具体类重写了抽象类中的某些步骤时，这些步骤就会在算法执行过程中被替换。

模板方法模式的优点

模板方法模式具有以下优点：

代码复用： 通过将算法的步骤分解成一个个独立的方法，我们可以轻松地复用这些步骤，从而避免重复编写代码。
灵活性： 模板方法模式允许子类重写抽象类中的某些步骤，从而为算法提供了更大的灵活性，以便适应不同的业务需求。
可扩展性： 模板方法模式使得算法很容易扩展，我们可以通过添加新的具体类来扩展算法的功能，而无需修改抽象类。

模板方法模式的应用场景

模板方法模式适用于以下场景：

存在共同行为但细节不同的场景： 当有多个类需要执行相同的操作，但操作的细节略有不同时，可以使用模板方法模式。例如，在设计一个图形绘制框架时，我们可以使用模板方法模式来定义图形绘制的通用步骤，而不同的图形类则可以重写这些步骤来绘制特定的图形。
需要对算法进行扩展的场景： 当需要在算法中添加新的功能或修改现有功能时，可以使用模板方法模式。例如，在设计一个排序算法时，我们可以使用模板方法模式来定义排序的通用步骤，而不同的排序算法则可以重写这些步骤来实现不同的排序方式。

模板方法模式的示例

为了更好地理解模板方法模式，我们来看一个简单的示例：

假设我们正在开发一个电子商务系统，该系统需要对订单进行处理。订单处理过程包括以下步骤：

验证订单信息。
计算订单总金额。
生成订单发货单。
发送订单发货通知。

我们可以使用模板方法模式来设计订单处理系统。首先，我们定义一个抽象类OrderProcessor，它定义了订单处理的通用步骤：

abstract class OrderProcessor {

    public void processOrder(Order order) {
        validateOrder(order);
        calculateTotalAmount(order);
        generateShippingManifest(order);
        sendShippingNotification(order);
    }

    protected abstract void validateOrder(Order order);

    protected abstract void calculateTotalAmount(Order order);

    protected abstract void generateShippingManifest(Order order);

    protected abstract void sendShippingNotification(Order order);
}

然后，我们定义两个具体类DomesticOrderProcessor和InternationalOrderProcessor，它们分别继承自OrderProcessor抽象类，并重写了某些步骤以实现不同的订单处理行为：

class DomesticOrderProcessor extends OrderProcessor {

    @Override
    protected void validateOrder(Order order) {
        // Validate the order for domestic shipping.
    }

    @Override
    protected void calculateTotalAmount(Order order) {
        // Calculate the total amount for domestic shipping.
    }

    @Override
    protected void generateShippingManifest(Order order) {
        // Generate the shipping manifest for domestic shipping.
    }

    @Override
    protected void sendShippingNotification(Order order) {
        // Send the shipping notification for domestic shipping.
    }
}

class InternationalOrderProcessor extends OrderProcessor {

    @Override
    protected void validateOrder(Order order) {
        // Validate the order for international shipping.
    }

    @Override
    protected void calculateTotalAmount(Order order) {
        // Calculate the total amount for international shipping.
    }

    @Override
    protected void generateShippingManifest(Order order) {
        // Generate the shipping manifest for international shipping.
    }

    @Override
    protected void sendShippingNotification(Order order) {
        // Send the shipping notification for international shipping.
    }
}

最后，我们可以通过创建DomesticOrderProcessor或InternationalOrderProcessor的对象来处理不同的订单：

Order order = new Order();

OrderProcessor orderProcessor;
if (order.isDomestic()) {
    orderProcessor = new DomesticOrderProcessor();
} else {
    orderProcessor = new InternationalOrderProcessor();
}

orderProcessor.processOrder(order);