設計模式之模板方法模式
在我們實際開發中，如果一個方法極其複雜時，如果我們將所有的邏輯寫在一個方法中，那維護起來就很困難，要替換某些步驟時都要重新寫，這樣代碼的擴展性就很差，當遇到這種情況就要考慮今天的主角——模板方法模式。
一、概念理解
模板方法模式的概念很簡單，在一個方法中定義一個算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中，模板方法使得子類可以在不改變算法結構的情況下，重新定義算法中的某些步驟。
既然概念叫「骨架」，那想當然的就是定義一個抽象類，這是模板方法模式的第一個角色——抽象模板角色，要有延遲子類實現骨架方法，這是模板方法的第二個角色——具體模板角色。
抽象模板角色：定義了一個或多個抽象操作，以便讓子類實現。這些抽象操作叫做基本操作，它們是一個頂級邏輯的組成步驟，定義並實現了一個模板方法。
具體模板角色：實現父類所定義的一個或多個抽象方法，它們是一個頂級邏輯的組成步驟。每一個抽象模板角色都可以有任意多個具體模板角色與之對應。
二、案例實現
在我們的業務開發中往往都需要很多對象、很多方法，對象間也大都存在依賴關係，如果我們手動創建、管理對象就是一件極其困難的事。
如果我們使用工廠模式用於創建對象，使用一個容器用於管理對象，那麼再使用起來就變得極其簡單了。
在「這個過程」中創建對象就是一個很複雜的算法，而且創建對象的方式往往也不是單一的，我們要考慮能替換算法，這時候就可以使用模板方法模式。
假設創建對象有兩種方式，一種是基於註解，一種是基於xml，我們就將該方法定義為一個模板方法，基於註解和基於xml讓子類去實現。
我們用refresh()方法代表這個複雜的過程，在這個過程中應該包括：
①開始工作前的預處理；
②創建管理對象的容器(模板方法，基於註解和基於XML交給子類實現)；
③模板方法(交給子類，方便擴展)；
④其他方法（容器刷新後、國際化、應用監聽、發佈事件，等等等一堆事）。
我們基於模板方法模式我們實現簡單的demo。
抽象模板角色：
我們在抽象模板角色中實現部分邏輯，而創建對象的容器obtainFreshBeanFactory()方法交給子類實現，onRefresh()空方法交給子類實現便於擴展。
/**
* 抽象模板角色
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public abstract class AbstractApplicationContext {
/**
* 案例中容器和對象的創建全過程
*/
public void refresh(){
this.prepareRefresh();
this.obtainFreshBeanFactory();
this.onRefresh();
}
protected void prepareRefresh(){
System.out.println("我用於開始工作前的預處理...");
}
protected void obtainFreshBeanFactory(){
System.out.println("我用於創建默認管理對象的容器...");
}
/**
* 模板方法，子類去實現[springboot實現了他，感興趣具體可以研究一下]
*/
protected void onRefresh() {
}
protected void otherMethod(){
System.out.println("容器刷新後、國際化、應用監聽、發佈事件，等等等，一堆事");
}
}
具體模板角色-基於註解創建管理對象的容器
/**
* 具體模板角色-基於註解
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public class ApplicationContextAnnotation extends AbstractApplicationContext {
@Override
protected void obtainFreshBeanFactory() {
System.out.println("這是基於註解的創建對象容器...");
}
}
具體模板角色-基於xml創建管理對象的容器
/**
* 具體模板角色-基於xml
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public class ApplicationContextXml extends AbstractApplicationContext {
@Override
protected void obtainFreshBeanFactory() {
System.out.println("這是xml的創建對象容器...");
}
}
客戶端-模擬容器啟動過程：
/**
* 容器啟動過程
* @author tcy
* @Date 28-09-2022
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//基於xml方式
ApplicationContextXml applicationContextXml = new ApplicationContextXml();
applicationContextXml.refresh();
//基於註解方式
ApplicationContextAnnotation annotation=new ApplicationContextAnnotation();
annotation.refresh();
}
}
我用於開始工作前的預處理...
這是xml的創建對象容器...
容器刷新後、國際化、應用監聽、發佈事件，等等等，一堆事
我用於開始工作前的預處理...
這是基於註解的創建對象容器...
容器刷新後、國際化、應用監聽、發佈事件，等等等，一堆事
對Spring源碼稍微有點了解的同學大概已經知道，我們案例實現的正是簡易版的Spring的Refresh()方法，Refresh()方法是Spring最核心的方法，Spring良好的擴展性正是離不開模板方法模式的運用。下圖為Spring核心Refresh()方法的執行大流程注釋。
在我們案例中的onRefresh()的空方法，實際中Springboot就是實現了這個空方法，onRefresh()方法調用了Tomcat的jar包啟動，這也是Springboot不需要手動注入Tomcat的原因。
相信通過這個案例的理解，大部分同學不僅能很好的理解模板方法模式，想必對Spring的啟動過程也有了一個大概的了解。
三、總結
模板方法應用場景太普遍了，在實際開發中有多個子類共有的方法，並且邏輯相同，可以考慮使用模板方法模式。當面對重要、複雜的算法，也可以把核心算法設計為模板方法模式，相關細節則由各個子類實現。
模板方法優點突出：封裝不變部分，擴展可變部分；提取公共代碼，便於維護；行為由父類控制，子類實現。
模板方法的缺點很明顯，當方法實現過多的時候，每一個不同的實現都需要一個子類來實現，這必然導致類的個數增加，使得系統變得更加龐大。
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設計模式的學習要成體系，推薦你看我往期發佈的設計模式文章。
