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Java中的模板模式说明与实现

2023-10-09 08:48:19 作者：靖节先生

这篇文章主要介绍了Java中的模板模式说明与实现,模板方法模式,又叫模板模式,在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板,它的子类可以更需要重写方法实现,但可以成为典型类中定义的方式进行,需要的朋友可以参考下

1. 模板模式概述

1.1 模板模式介绍

模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式（Template Pattern），在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以更需要重写方法实现，但可以成为典型类中定义的方式进行。
简单说，模板方法模式定义了一个操作中的算法的核心定义，而将一些步骤迟缓到子类中，模仿子类可以不改变一一个算法的结构，就可以重新定义该算法的部分特定步骤。
这些类型的设计模式属于行为型模式。

模板模式适用于通用步骤的操作，比如做菜，不管你是西红柿炒鸡蛋，还是土豆炖牛肉实现步骤都是一样的，备料，做菜，上菜。再比如投放系统，不管你是投放巨量引擎，广点通还是百度，前期工作实现步骤也都是一样的，配置物料信息，构建投放对象，投放广告。

1.2 模板模式类图

在这里插入图片描述

对原理类图的说明-即(模板方法模式的角色及职责)

1.AbstractClass 抽象类, 类中实现了模板方法(template),定义了算法的骨架,具体子类需要去实现其它的抽象方法。

2.ConcreteClass 实现抽象方法, 以完成算法中特点子类的步骤。

1.3 模板方法模式的注意事项和细节

基本思想是：算法只存在于一个地方,也就是在父类中,容易修改.需要修改算法时,只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤,子类就会继承这些修改
实现了最大化代码复用.父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用
既统一了算法,也提供了很大的灵活性.父类的模板方法确保了算法的结构保持不变,同时由子类提供部分步骤的实现.
该模式的不足之处：每个不同的实现都需要一个子类实现,导致类的个数增加,使得系统更加庞大
一般模板方法都加上 final 关键字, 防止子类重写模板方法
模板方法模式使用场景：当要完成在某个过程,该过程要执行一系列步骤 ,这一系列的步骤基本相同,但其个别步骤在实现时可能不同,通常考虑用模板方法模式来处理

2. 模板模式实现

模板模式实现案例采用三种方式：第一案例是做菜，无论做什么菜都是这三个步骤，备料，做菜，上菜，但是三个步骤都不相同，模板定义步骤流程，通过不同的子类继承抽象模板实现模板设计模式。

第二个案例是银行办理业务，无论办理什么业务都是取号，办理业务，评价。这里取号与评价都是相同的，各个子类只需要处理不同业务即可，通过不同的子类继承抽象模板实现模板设计模式。

第三个案例是银行办理业务的Java8函数式编程消费者模式Consumer模式改造，原理相同。

2.1 做菜模板模式

DishEggsWithTomato

package com.zrj.design.template.dish;
/**
 * 西红柿炒鸡蛋
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 */
public class DishEggsWithTomato extends DishTemplate {
    @Override
    public void preparation() {
        System.out.println("准备西红柿鸡蛋...");
    }
    @Override
    public void doing() {
        System.out.println("开始炒西红柿鸡蛋...");
    }
    @Override
    public void carriedDishes() {
        System.out.println("西红柿鸡蛋装盘...");
    }
}

DishOnionWithTofu

package com.zrj.design.template.dish;
/**
 * 小葱拌豆腐
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 */
public class DishOnionWithTofu extends DishTemplate {
    @Override
    public void preparation() {
        System.out.println("准备小葱豆腐...");
    }
    @Override
    public void doing() {
        System.out.println("开始炒小葱拌豆腐...");
    }
    @Override
    public void carriedDishes() {
        System.out.println("小葱拌豆腐装盘...");
    }
}

DishTemplate

package com.zrj.design.template.dish;
/**
 * 做菜模板类
 * 用于定义做菜的执行步骤，所有菜都可以按照这种方式做菜
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 */
public abstract class DishTemplate {
    /**
     * 做菜执行步骤
     */
    public final void doDish() {
        this.preparation();
        this.doing();
        this.carriedDishes();
    }
    /**
     * 备料
     */
    public abstract void preparation();
    /**
     * 做菜
     */
    public abstract void doing();
    /**
     * 上菜
     */
    public abstract void carriedDishes();
}

DishTemplateTest

package com.zrj.design.template.dish;
import org.junit.Test;
/**
 * 模板模式
 * 抽象父类定义方法模板，子类自定义实现方式。
 * 优点： 1、封装不变部分，扩展可变部分。 2、提取公共代码，便于维护。 3、行为由父类控制，子类实现。
 * 缺点：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。
 * 使用场景： 1、有多个子类共有的方法，且逻辑相同。 2、重要的、复杂的方法，可以考虑作为模板方法。
 * 注意事项：为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。
 *
 * 使用场景很多，只要有相同的执行逻辑，或者重要的复杂的方法，都可以交给父类管理。
 * 比如开发XX系统步骤都是一样的，立项，需求，开发，测试，上线。
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 */
public class DishTemplateTest {
    @Test
    public void templateTest() {
        System.out.println("----------西红柿炒鸡蛋----------");
        DishTemplate eggsWithTomato = new DishEggsWithTomato();
        eggsWithTomato.doDish();
        System.out.println("----------小葱拌豆腐----------");
        DishTemplate onionWithTofu = new DishOnionWithTofu();
        onionWithTofu.doDish();
    }
}

2.2 银行办理业务模板模式

BankBusinessHandler

package com.zrj.design.template.bank;
import cn.hutool.core.util.RandomUtil;
/**
 * 模板方法设计模式的抽象类
 * 模板设计模式主要用来处理相同处理流程中的不同点，例如银行办理业务，无论什么业务，首先需要取号，其次处理业务，然后评价不同之处在于处理不同的业务使用不同的方式。
 * BankBusinessHandler作为抽象模板
 * BankSaveMoneyHandler作为存钱业务处理类，继承抽象模板BankBusinessHandler
 * BankDrawMoneyHandler作为理财业务处理类，继承抽象模板BankBusinessHandler
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 **/
public abstract class BankBusinessHandler {
    /**
     * 模板方法，执行器
     */
    public final void execute() {
        getNumber();
        handle();
        judge();
    }
    /**
     * 取号
     */
    private void getNumber() {
        System.out.println("取号：" + RandomUtil.randomNumbers(8));
    }
    /**
     * 办理业务
     */
    public abstract void handle();
    /**
     * 评价
     */
    private void judge() {
        System.out.println("评价：五星好评！");
    }
}

BankBusinessHandlerTest

package com.zrj.design.template.bank;
/**
 * 模板方法测试类
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 **/
public class BankBusinessHandlerTest {
    public static void main(String[] args) {
        //存钱业务处理
        BankSaveMoneyHandler bankSaveMoneyHandler = new BankSaveMoneyHandler();
        bankSaveMoneyHandler.execute();
        System.out.println("------------------------------");
        //理财业务处理
        BankDrawMoneyHandler bankDrawMoneyHandler = new BankDrawMoneyHandler();
        bankDrawMoneyHandler.execute();
    }
}

BankDrawMoneyHandler

package com.zrj.design.template.bank;
/**
 * 理财业务
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 **/
public class BankDrawMoneyHandler extends BankBusinessHandler {
    /**
     * 办理业务
     */
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("理财：2000$");
    }
}

BankSaveMoneyHandler

package com.zrj.design.template.bank;
/**
 * 存钱业务
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 **/
public class BankSaveMoneyHandler extends BankBusinessHandler {
    /**
     * 办理业务
     */
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("存钱：1000$");
    }
}

2.3 银行办理业务函数式编程改造

BankBusinessHandlerCustomer

package com.zrj.design.template.customer;
import cn.hutool.core.util.RandomUtil;
import java.math.BigDecimal;
import java.util.function.Consumer;
/**
 * 模板设计模式的抽象类
 * Java8函数式编程消费者模式Customer实现模板设计模式
 *
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 **/
public class BankBusinessHandlerCustomer {
    /**
     * 存钱
     */
    public void save(BigDecimal amount) {
        execute(a -> System.out.println("存钱：" + amount));
    }
    /**
     * 理财
     */
    public void draw(BigDecimal amount) {
        execute(a -> System.out.println("理财：" + amount));
    }
    /**
     * 模板方法，执行器
     */
    public void execute(Consumer<BigDecimal> consumer) {
        getNumber();
        consumer.accept(null);
        judge();
    }
    /**
     * 取号
     */
    private void getNumber() {
        System.out.println("取号：" + RandomUtil.randomNumbers(8));
    }
    /**
     * 评价
     */
    private void judge() {
        System.out.println("评价：五星好评！");
    }
}

BankBusinessHandlerCustomerTest

package com.zrj.design.template.customer;
import java.math.BigDecimal;
/**
 * @author zrj
 * @since 2022/2/8
 **/
public class BankBusinessHandlerCustomerTest {
    public static void main(String[] args) {
        //构建银行业务处理对象
        BankBusinessHandlerCustomer businessHandler = new BankBusinessHandlerCustomer();
        //存钱业务处理
        businessHandler.save(new BigDecimal("3000"));
        System.out.println("------------------------------");
        //理财业务处理
        businessHandler.draw(new BigDecimal("6000"));
    }
}

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