跟着GPT学设计模式之模板模式

你好，这里是codetrend专栏“跟着GPT学设计模式”。

说明

提示词: 对模板模式进行定义说明，优缺点说明。

模板模式，全称是模板方法设计模式，英文是 Template Method Design Pattern。模板模式是一种行为型设计模式，它定义了一个操作中的算法骨架，将一些步骤的具体实现延迟到子类中。该模式使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。模板模式的核心思想是将一个算法的不变部分封装在一个模板方法中，将可变的部分留给子类去实现。

在模板模式中，通常包含以下几个角色：

• 抽象类（Abstract Class）：定义了算法的框架，包含一个或多个抽象方法，用于在子类中实现可变的部分。它也可以提供一些具体的方法，这些方法通常是由模板方法调用的。
• 具体子类（Concrete Class）：继承自抽象类，实现了抽象方法，完成算法中的具体步骤。

模板模式具有以下优点：

• 提高代码复用性：将算法的公共部分抽象到父类中，使得子类可以重复使用这一部分代码，避免了重复编写相似的代码。
• 提供扩展性：通过将可变的部分留给子类去实现，模板模式使得算法的某些步骤可以灵活地进行扩展和修改，而不需要改变算法的整体结构。
• 简化算法的实现：模板模式将算法的框架定义在抽象类中，子类只需要关注实现具体的步骤，简化了算法的实现过程。
• 保持算法一致性：模板模式固定了算法的执行顺序，确保了算法的一致性，避免了错误的发生。

缺点：

• 增加了类的个数：使用模板模式会增加抽象类和具体子类的数量，导致类的层次结构增加，增加了代码的复杂性。
• 可能带来过度设计：如果算法中没有明确的可变部分，使用模板模式会导致不必要的抽象和扩展，增加了代码的复杂性和维护成本。
• 不易于理解和调试：模板模式将算法拆分成多个步骤，可能会增加代码的阅读和调试难度，特别是在大型复杂的算法中。

提示词: 用mermaid语法描述模板模式的实现。

classDiagram
  class AbstractClass {
    +templateMethod()
    #primitiveOperation1()
    #primitiveOperation2()
  }

  class ConcreteClass {
    +primitiveOperation1()
    +primitiveOperation2()
  }

  AbstractClass <|-- ConcreteClass

应用场景

提示词: 模板模式应用场景。

• 算法骨架固定：当一个算法的骨架或者流程是固定的，但具体实现细节有所不同时，可以使用模板模式。通过将固定的算法步骤定义在抽象类中的模板方法中，具体的实现细节交给子类来完成。
• 避免代码重复：如果在多个类中存在相似的代码逻辑，可以将这部分逻辑提取出来放到抽象类的模板方法中，避免代码的重复编写。
• 控制算法流程：模板模式可以提供一种统一的控制算法流程的机制。抽象类中的模板方法作为算法的入口点，可以控制算法执行的顺序和条件，确保算法按照特定的流程进行。
• 扩展性和灵活性：模板模式通过强制子类实现抽象类中的方法，提供了一种可扩展性和灵活性。可以轻松地通过添加新的子类来扩展和变化算法的具体实现，而不会对抽象类和其他子类造成影响。
• 共享公共行为：通过将一些公共的行为放在抽象类中的模板方法中，可以确保这些行为在整个继承层次结构中得到共享和复用。

编程示例

提示词: 使用java语法输出模板模式的demo。

abstract class AbstractClass {
    public void templateMethod() {
        primitiveOperation1();
        primitiveOperation2();
    }

    protected abstract void primitiveOperation1();

    protected abstract void primitiveOperation2();
}

class ConcreteClass extends AbstractClass {
    @Override
    protected void primitiveOperation1() {
        System.out.println("具体操作1的实现");
    }

    @Override
    protected void primitiveOperation2() {
        System.out.println("具体操作2的实现");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass abstractClass = new ConcreteClass();
        abstractClass.templateMethod();
    }
}

在这个示例中，AbstractClass 是抽象类，定义了一个模板方法 templateMethod() 和两个受保护的基本操作方法 primitiveOperation1() 和 primitiveOperation2()。

ConcreteClass 是具体子类，继承自 AbstractClass，并实现了基本操作方法。在 Main 类中实例化了 ConcreteClass 对象，并调用了它的模板方法 templateMethod()。

运行以上代码，输出结果将是：

具体操作1的实现
具体操作2的实现

以上内容基于GPT创建和整理。

关于作者

来自一线全栈程序员nine的探索与实践，持续迭代中。

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