一天一个设计模式:模板方法模式

概念:

  模板方法模式是类的行为模式,准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现,然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以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。这就是模板方法模式的意思。

结构:

  模板方法模式中,抽象类负责定义整个的逻辑框架,而具体的逻辑步骤由具体的子类实现。具体的逻辑步骤称作基本方法(primitive method),将基本方法汇总的方法称为模板方法(template method)

  模板方法是顶级的行为定义,即该抽象类可以作什么功能是由模板方法定义的,但是其中的细节则是由其子类中的基本方法实现的。

  用一句谚语表示就是:条条大路通罗马

静态结构图:

抽象模板(Abstract Template)角色:

  定义了一个或多个抽象操作,以便让子类实现,这些抽象操作称为基本方法,他们是顶级逻辑的组成步骤。

  定义并实现了一个模板方法,模板方法一般是一个具体实现,它给出了一个顶级逻辑的骨架,而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中,推迟子类的实现,顶级逻辑也可能调用一些具体的方法。(不建议这样)

具体模板(Concrete Template)角色:

  实现父类定义的一个或多个抽象方法,这些实现方法是顶级逻辑的组成步骤。

  一个抽象模板可以有多个具体模板对其实现,且其实现的细节均可不同。

代码:

抽象模板角色类:

public abstract class AbstractTemplate {
    /**
     * 模板方法
     */
    public void templateMethod(){
        //调用基本方法
        abstractMethod();
        hookMethod();
        concreteMethod();
    }
    /**
     * 基本方法的声明(由子类实现)
     */
    protected abstract void abstractMethod();
    /**
     * 基本方法(空方法)
     */
    protected void hookMethod(){}
    /**
     * 基本方法(已经实现)
     */
    private final void concreteMethod(){
        //业务相关的代码
    }
}

具体模板角色类:

public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate{
    //基本方法的实现
    @Override
    public void abstractMethod() {
        //业务相关的代码
    }
    //重写父类的方法
    @Override
    public void hookMethod() {
        //业务相关的代码
    }
}

关键的地方在于:子类可以置换掉父类的可变部分,但是子类却不可以改变模板方法所代表的顶级逻辑。

模板方法模式的方法:

分为两大类:模板方法和基本方法

  模板方法

  一个模板方法是定义在抽象类中的,把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。

  一个抽象方法可以包含任意个模板方法,每个模板方法都可以调用任意多个具体方法。

  基本方法:

  分为三种:抽象方法(Abstract Method)、具体方法(Concrete Method)和钩子方法(Hook Method)。

抽象方法:一个抽象方法由抽象类声明,由具体子类实现。在Java语言里抽象方法以abstract关键字标示。

具体方法:一个具体方法由抽象类声明并实现,而子类并不实现或置换。 钩子方法:一个钩子方法由抽象类声明并实现,而子类会加以扩展。通常抽象类给出的实现是一个空实现,作为方法的默认实现。

在上面的例子中,AbstractTemplate是一个抽象类,它带有三个方法。其中abstractMethod()是一个抽象方法,它由抽象类声明为抽象方法,并由子类实现;hookMethod()是一个钩子方法,它由抽象类声明并提供默认实现,并且由子类置换掉。concreteMethod()是一个具体方法,它由抽象类声明并实现。

  默认钩子方法:

  一个钩子方法常常由抽象类给出一个空实现,作为此方法的默认实现,这种空的钩子方法叫做"Do Nothing Hook"。

  命名规则:

  钩子方法的名字应该以do开始。

模板方法模式在Servlet中的应用:

  使用过Servlet的人都清楚,除了要在web.xml做相应的配置外,还需继承一个叫HttpServlet的抽象类。HttpService类提供了一个service()方法,这个方法调用七个do方法中的一个或几个,完成对客户端调用的响应。这些do方法需要由HttpServlet的具体子类提供,因此这是典型的模板方法模式。下面是service()方法的源代码:

    protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
        throws ServletException, IOException {

        String method = req.getMethod();

        if (method.equals(METHOD_GET)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            if (lastModified == -1) {
                // servlet doesn't support if-modified-since, no reason
                // to go through further expensive logic
                doGet(req, resp);
            } else {
                long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);
                if (ifModifiedSince < (lastModified / 1000 * 1000)) {
                    // If the servlet mod time is later, call doGet()
                    // Round down to the nearest second for a proper compare
                    // A ifModifiedSince of -1 will always be less
                    maybeSetLastModified(resp, lastModified);
                    doGet(req, resp);
                } else {
                    resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
                }
            }

        } else if (method.equals(METHOD_HEAD)) {
            long lastModified = getLastModified(req);
            maybeSetLastModified(resp, lastModified);
            doHead(req, resp);

        } else if (method.equals(METHOD_POST)) {
            doPost(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_PUT)) {
            doPut(req, resp);        
            
        } else if (method.equals(METHOD_DELETE)) {
            doDelete(req, resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) {
            doOptions(req,resp);
            
        } else if (method.equals(METHOD_TRACE)) {
            doTrace(req,resp);
            
        } else {
            //
            // Note that this means NO servlet supports whatever
            // method was requested, anywhere on this server.
            //

            String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");
            Object[] errArgs = new Object[1];
            errArgs[0] = method;
            errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);
            
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg);
        }
    }

如图所示,我们也可以对servlet的方法进行重写。

  从上面的例子可以看出这是一个典型的模板方法模式。

HttpServlet担任抽象模板角色

    模板方法:由service()方法担任。

    基本方法:由doPost()、doGet()等方法担任。

TestServlet担任具体模板角色

TestServlet置换掉了父类HttpServlet中七个基本方法中的其中两个,分别是doGet()和doPost()。

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