模版方法模式（Template Method Pattern）

模式動機：

1、模板方法模式是基於繼承的代碼複用基本技術，模板方法模式的結構和用法也是物件導向設計的核心之一。在模板方法模式中，可以將相同的代碼放在父類中，而將不同的方法實現放在不同的子類中。

2、在模板方法模式中，我們需要準備一個抽象類別，將部分邏輯以具體方法以及具體建構函式的形式實現，然後聲明一些抽象方法來讓子類實現剩餘的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實現這些抽象方法，從而對剩餘的邏輯有不同的實現，這就是模板方法模式的用意。模板方法模式體現了物件導向的諸多重要思想，是一種使用頻率較高的模式。

 

 

模式意圖：

模板方法模式(Template Method Pattern)：定義一個操作中演算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中，模板方法使得子類可以不改變一個演算法的結構即可重定義該演算法的某些特定步驟。模板方法是一種類行為型模式

 

UML圖：

 

 

 

 

角色：

AbstractClass: 抽象類別定義一系列基本操作，這些基本操作可以是具體的，也可以是抽象的，同時，在抽象類別中實現了一個模板方法，用於定義一個演算法的骨架。

ConcreteClass:  具體子類是抽象類別的子類，用於實現在父類中定義的抽象基本操作以完成子類特定演算法的步驟，也可以覆蓋在父類中實現的具體基本操作。

 

模式分析：

1、模板方法模式是一種類的行為型模式，在它的結構圖中只有類之間的繼承關係，沒有對象關聯關係。

2、在模板方法模式的使用過程中，要求開發抽象類別和開發具體子類的設計師之間進行協作。一個設計師負責給出一個演算法的輪廓和骨架，另一些設計師則負責給出這個演算法的各個邏輯步驟。實現這些具體邏輯步驟的方法稱為基本方法(Primitive Method)，而將這些基本法方法匯總起來的方法稱為模板方法(Template Method)，模板方法模式的名字從此而來。

3、模板方法：一個模板方法是定義在抽象類別中的、把基本操作方法組合在一起形成一個總演算法或一個總行為的方法。

4、基本方法：基本方法是實現演算法各個步驟的方法，是模板方法的組成部分。

抽象方法(Abstract Method)

具體方法(Concrete Method)

鉤子方法(Hook Method)：“掛鈎”方法和空方法

 

 

鉤子方法(Hook Method)

public void template()

{

   open();

   display();

   if(isPrint())

    {

        print();

    }

}

public booleanisPrint()

{

    return true;

}

 

抽象類別代碼如下所示：

public abstract class AbstractClass

{

   public void templateMethod()  //模板方法

   {

       primitiveOperation1();

       primitiveOperation2();

       primitiveOperation3();

   }

   public void primitiveOperation1()   //基本方法—具體方法

    {

       //實現代碼

    }

   public abstract void primitiveOperation2();    //基本方法—抽象方法

   public void primitiveOperation3()   //基本方法—鉤子方法

    {

    }

}

 

典型的具體子類代碼如下所示：

public class ConcreteClass extendsAbstractClass

{

    public void primitiveOperation2()

    {

       //實現代碼

    }

   public void primitiveOperation3()  

    {

       //實現代碼

    }

}

 

5、在模板方法模式中，由於物件導向的多態性，子類對象在運行時將覆蓋父類對象，子類中定義的方法也將覆蓋父類中定義的方法，因此程式在運行時，具體子類的基本方法將覆蓋父類中定義的基本方法，子類的鉤子方法也將覆蓋父類的鉤子方法，從而可以通過在子類中實現的鉤子方法對父類方法的執行進行約束，實現子類對父類行為的反向控制。

 

優缺點：

優點

1、模板方法模式在一個類中形式化地定義演算法，而由它的子類實現細節的處理。

2、模板方法模式是一種代碼複用的基本技術。

3、模板方法模式導致一種反向的控制結構，通過一個父類調用其子類的操作，通過對子類的擴充增加新的行為，符合“開閉原則”。

 

缺點：

每個不同的實現都需要定義一個子類，這會導致類的個數增加，系統更加龐大，設計也更加抽象，但是更加符合“單一職責原則”，使得類的內聚性得以提高。

 

使用範圍：

1、一次性實現一個演算法的不變的部分，並將可變的行為留給子類來實現。

2、各子類中公用的行為應被提取出來並集中到一個公用父類中以避免代碼重複。

3、對一些複雜的演算法進行分割，將其演算法中固定不變的部分設計為模板方法和父類具體方法，而一些可以改變的細節由其子類來實現。

4、控制子類的擴充

 

 

模式擴充：

1、關於繼承的討論

模板方法模式鼓勵我們恰當使用繼承，此模式可以用來改寫一些擁有相同功能的相關類，將可複用的一般性的行為代碼移到父類裡面，而將特殊化的行為代碼移到子類裡面。這也進一步說明，雖然繼承複用存在一些問題，但是在某些情況下還是可以給開發人員帶來方便，模板方法模式就是體現繼承優勢的模式之一。

 

2、好萊塢原則

在模板方法模式中，子類不顯式調用父類的方法，而是通過覆蓋父類的方法來實現某些具體的商務邏輯，父類控制對子類的調用，這種機制被稱為好萊塢原則(Hollywood Principle)，好萊塢原則的定義為：“不要給我們打電話，我們會給你打電話(Don‘t call us, we’ll call you)”。

在模板方法模式中，好萊塢原則體現在：子類不需要調用父類，而通過父類來調用子類，將某些步驟的實現寫在子類中，由父類來控制整個過程。

 

3、鉤子方法的使用

鉤子方法的引入使得子類可以控制父類的行為。

最簡單的鉤子方法就是空方法，也可以在鉤子方法中定義一個預設的實現，如果子類不覆蓋鉤子方法，則執行父類的預設實現代碼。

比較複雜一點的鉤子方法可以對其他方法進行約束，這種鉤子方法通常返回一個boolean類型，即返回true或false，用來判斷是否執行某一個基本方法。