【深入理解设计模式】模板方法模式

news2024/9/30 7:22:21

模板方法模式

在这里插入图片描述
模板方法模式是一种行为设计模式,它定义了一个操作中的算法骨架,将某些步骤延迟到子类中实现。模板方法模式使得子类可以不改变算法结构的情况下,重新定义算法的某些特定步骤。

概述

在面向对象程序设计过程中，程序员常常会遇到这种情况：设计一个系统时知道了算法所需的关键步骤，而且确定了这些步骤的执行顺序，但某些步骤的具体实现还未知，或者说某些步骤的实现与具体的环境相关。

例如，去银行办理业务一般要经过以下4个流程：取号、排队、办理具体业务、对银行工作人员进行评分等，其中取号、排队和对银行工作人员进行评分的业务对每个客户是一样的，可以在父类中实现，但是办理具体业务却因人而异，它可能是存款、取款或者转账等，可以延迟到子类中实现。

定义：

定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。

结构

模板方法模式由两部分组成:模板方法和基本方法。模板方法是算法的骨架,它定义了算法的结构,包括算法的步骤和执行顺序。基本方法是算法的具体步骤,它由子类实现,实现具体的算法逻辑。

模板方法（Template Method）模式包含以下主要角色：

  • 抽象类（Abstract Class）：负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。

    • 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。

    • 基本方法：是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分。基本方法又可以分为三种：

      • 抽象方法(Abstract Method) ：一个抽象方法由抽象类声明、由其具体子类实现。

      • 具体方法(Concrete Method) ：一个具体方法由一个抽象类或具体类声明并实现，其子类可以进行覆盖也可以直接继承。

      • 钩子方法(Hook Method) ：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。

        一般钩子方法是用于判断的逻辑方法，这类方法名一般为isXxx，返回值类型为boolean类型。

  • 具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的组成步骤。

模板方法模式的实现方式包括:

  1. 定义一个抽象类,其中包含模板方法。
  2. 在抽象类中定义基本方法,并使用抽象方法标记它们。
  3. 在子类中实现基本方法,以完成具体的算法逻辑。
  4. 在模板方法中调用基本方法,以完成算法的结构。

下面是一个简单的模板方法模式的例子:

abstract class AbstractClass {
    // 模板方法
    public void templateMethod() {
        // 步骤1
        System.out.println("Step 1");
        // 步骤2
        System.out.println("Step 2");
        // 调用基本方法
        concreteMethod();
        // 步骤3
        System.out.println("Step 3");
    }

    // 基本方法
    public abstract void concreteMethod();
}

class ConcreteClass extends AbstractClass {
    // 实现基本方法
    public void concreteMethod() {
        System.out.println("Concrete Method");
    }
}

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

在这个例子中,AbstractClass 是一个抽象类,其中包含一个模板方法 templateMethod 和一个抽象方法 concreteMethod。ConcreteClass 是 AbstractClass 的子类,它实现了 concreteMethod 方法,以完成具体的算法逻辑。在 templateMethod 中,我们调用了 concreteMethod 方法,以完成算法的结构。

案例实现：

炒菜的步骤是固定的，分为倒油、热油、倒蔬菜、倒调料品、翻炒等步骤。现通过模板方法模式来用代码模拟。类图如下：
在这里插入图片描述

/**
 * @author OldGj 2024/03/04
 * @version v1.0
 * @apiNote 抽象父类
 */
public abstract class AbstractClass {

    // 模板方法
    public final void cookProcess() {
        //第一步：倒油
        this.pourOil();
        //第二步：热油
        this.heatOil();
        //第三步：倒蔬菜
        this.pourVegetable();
        //第四步：倒调味料
        this.pourSauce();
        //第五步：翻炒
        this.fry();
    }

    public void pourOil() {
        System.out.println("倒油");
    }

    //第二步：热油是一样的，所以直接实现
    public void heatOil() {
        System.out.println("热油");
    }

    //第三步：倒蔬菜是不一样的（一个下包菜，一个是下菜心） 基本方法
    public abstract void pourVegetable();

    //第四步：倒调味料是不一样 基本方法
    public abstract void pourSauce();


    //第五步：翻炒是一样的，所以直接实现
    public void fry() {
        System.out.println("炒啊炒啊炒到熟啊");
    }

}

在抽象父类中定义模板方法cookProcess为炒菜的过程，其中倒蔬菜和倒调味料对于炒不同的菜是不同的，因此定义为抽象方法，延迟到子类实现。

/**
 * @author OldGj 2024/03/04
 * @version v1.0
 * @apiNote 具体子类 - 炒包菜
 */
public class ConcreteClass_BaoCai extends AbstractClass{
    @Override
    public void pourVegetable() {
        System.out.println("炒的菜是包菜");
    }

    @Override
    public void pourSauce() {
        System.out.println("调味品是：辣椒");
    }
}


/**
 * @author OldGj 2024/03/04
 * @version v1.0
 * @apiNote 具体子类 - 炒菜心
 */
public class ConcreteClass_CaiXin extends AbstractClass{
    @Override
    public void pourVegetable() {
        System.out.println("炒的菜品是菜心");
    }

    @Override
    public void pourSauce() {
        System.out.println("调味料是：蒜蓉");
    }
}

定义两个具体子类，分别是炒包菜和炒菜心，他们可以公用一个模板方法，因此都继承了AbstractClass，只需要重写其中的抽象方法即可，其他方法的算法逻辑无论是炒包菜还是炒菜心都是一个逻辑，因此不需要改变。

注意：为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。

/**
 * @author OldGj 2024/03/04
 * @version v1.0
 * @apiNote 客户端类 - 测试
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass baoCai = new ConcreteClass_BaoCai();
        baoCai.cookProcess();
        System.out.println("-------------------");
        AbstractClass caiXin = new ConcreteClass_CaiXin();
        caiXin.cookProcess();
    }
}

输出结果：
在这里插入图片描述

优缺点

优点：

  • 提高代码复用性

    将相同部分的代码放在抽象的父类中，而将不同的代码放入不同的子类中。

  • 实现了反向控制

    通过一个父类调用其子类的操作，通过对子类的具体实现扩展不同的行为，实现了反向控制 ，并符合“开闭原则”。

缺点：

  • 对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象。
  • 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。

适用场景

  • 算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
  • 需要通过子类来决定父类算法中某个步骤是否执行，实现子类对父类的反向控制。

JDK源码解析

在 JDK 中，InputStream 中的 read() 方法使用了模板方法模式。

InputStream 是一个抽象类，它有一个模板方法 read()。这个方法定义了读取数据的算法骨架，但是将具体的读取操作延迟到子类中实现。

InputStream 中的 read() 方法是一个模板方法，它定义了读取数据的算法骨架，包括读取数据的步骤和执行顺序。具体步骤如下：

  1. 如果已经到达文件末尾，则返回 -1。
  2. 否则，读取下一个字节，并返回该字节的 int 值。

InputStream 的子类（如 FileInputStream、ByteArrayInputStream 等）实现了 read() 方法的具体步骤。例如，FileInputStream 通过文件系统读取文件中的数据；ByteArrayInputStream 从字节数组中读取数据。

这种设计模式使得 InputStream 能够定义一个通用的读取数据的方法，而子类可以根据自己的需求实现具体的读取操作。

在InputStream类中定义了多个 read() 方法，如下：

public abstract class InputStream implements Closeable {
    //抽象方法，要求子类必须重写
    public abstract int read() throws IOException;

    public int read(byte b[]) throws IOException {
        return read(b, 0, b.length);
    }

    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }

        int c = read(); //调用了无参的read方法，该方法是每次读取一个字节数据
        if (c == -1) {
            return -1;
        }
        b[off] = (byte)c;

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;
    }
}

从上面代码可以看到，无参的 read() 方法是抽象方法，要求子类必须实现。而 read(byte b[]) 方法调用了 read(byte b[], int off, int len) 方法，所以在此处重点看的方法是带三个参数的方法。

在该方法中第18行、27行，可以看到调用了无参的抽象的 read() 方法。

总结如下： 在InputStream父类中已经定义好了读取一个字节数组数据的方法是每次读取一个字节，并将其存储到数组的第一个索引位置，读取len个字节数据。具体如何读取一个字节数据呢？由子类实现。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1506101.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

力扣同类题：重排链表

力扣同类题：重排链表

很明显做过一次 class Solution { public:void reorderList(ListNode* head) {if(!head||!head->next)return;ListNode *fasthead,*lowhead;ListNode *prenullptr,*curnullptr,*nextnullptr;while(fast->next!nullptr){fastfast->next;if(fast->next)fastfast->…
阅读更多...
线程-创建线程的方法、线程池

线程-创建线程的方法、线程池

1.创建线程一共有哪几种方法&#xff1f; 继承Thread类创建线程 继承Thread类&#xff0c;重写run()方法&#xff0c;在main()函数中调用子类的strat()方法 实现Runnable接口创建线程 先创建实现Runnable接口的类&#xff0c;重写run()方法&#xff0c;创建类的实例对象&#…
阅读更多...
【Python】科研代码学习：七 TrainingArguments，Trainer

【Python】科研代码学习：七 TrainingArguments，Trainer

【Python】科研代码学习&#xff1a;七 TrainingArguments&#xff0c;Trainer TrainingArguments重要的方法 Trainer重要的方法使用 Trainer 的简单例子 TrainingArguments HF官网API&#xff1a;Training 众所周知&#xff0c;推理是一个大头&#xff0c;训练是另一个大头 之…
阅读更多...
Linux 理解进程

Linux 理解进程

目录 一、基本概念 二、描述进程-PCB 1、task_struct-PCB的一种 2、task_ struct内容分类 三、组织进程 四、查看进程 1、ps指令 2、top命令 3、/proc文件系统 4、在/proc文件中查看指定进程 5、进程的工作目录 五、通过系统调用获取进程标示符 1、getpid()/get…
阅读更多...
空间复杂度（数据结构）

空间复杂度（数据结构）

概念&#xff1a; 空间复杂度也是一个数学表达式&#xff0c;是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度 。 空间复杂度不是程序占用了多少bytes的空间&#xff0c;因为这个也没太大意义&#xff0c;所以空间复杂度算的是变量的个数。空间复杂度计算规则基本跟实践复…
阅读更多...
nicegui学习使用

nicegui学习使用

https://www.douyin.com/shipin/7283814177230178363 python轻量级高自由度web框架 - NiceGUI (6) - 知乎 python做界面&#xff0c;为什么我会强烈推荐nicegui 秒杀官方实现&#xff0c;python界面库&#xff0c;去掉90%事件代码的nicegui python web GUI框架-NiceGUI 教程…
阅读更多...
EI级 | Matlab实现PCA-GCN主成分降维结合图卷积神经网络的数据多特征分类预测

EI级 | Matlab实现PCA-GCN主成分降维结合图卷积神经网络的数据多特征分类预测

EI级 | Matlab实现PCA-GCN主成分降维结合图卷积神经网络的数据多特征分类预测 目录 EI级 | Matlab实现PCA-GCN主成分降维结合图卷积神经网络的数据多特征分类预测效果一览基本介绍程序设计参考资料 效果一览 基本介绍 1.Matlab实现PCA-GCN主成分降维结合图卷积神经网络的数据多…
阅读更多...
用conda创建虚拟环境

用conda创建虚拟环境

下载好conda之后&#xff0c;在跑代码之前&#xff0c;可以用conda来创建虚拟环境&#xff0c;然后在虚拟环境中下载包pip之类的。 创建步骤如下&#xff1a; 1.conda create --name hhh 其中hhh为我的虚拟环境的名字&#xff0c;之后选择y即yes即可继续创建 可以看到&#…
阅读更多...
LVS集群 ----------------（直接路由 ）DR模式部署 （二）

LVS集群 ----------------（直接路由 ）DR模式部署 （二）

一、LVS集群的三种工作模式 lvs-nat&#xff1a;修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT lvs-dr&#xff1a;操纵封装新的MAC地址&#xff08;直接路由&#xff09; lvs-tun&#xff1a;隧道模式 lvs-dr 是 LVS集群的 默认工作模式 NAT通过网络地址转换实现的虚拟服务器&…
阅读更多...
springcloud第3季 consul服务发现注册，配置中心2

springcloud第3季 consul服务发现注册，配置中心2

一 consul的作用 1.1 为何使用注册中心 为何要用注册中心&#xff1f; 1.A服务调用B服务&#xff0c;使用ip和端口&#xff0c;如果B服务的ip或者端口发生变化&#xff0c;服务A需要进行改动&#xff1b; 2.如果在分布式集群中&#xff0c;部署多个服务B&#xff0c;多个服…
阅读更多...
【开发工具】认识Git | 认识工作区、暂存区、版本库

【开发工具】认识Git | 认识工作区、暂存区、版本库

文章目录 一、Git初识git本质上是一个版本控制器 二、Git的安装 - CentOS三、Git基本操作1. 创建Git本地仓库2. 配置Git3. 认识工作区、暂存区、版本库4. 版本回退5. 撤销修改情况1&#xff1a;对于工作区的代码&#xff0c;还没有add情况二&#xff1a;已经add &#xff0c;但…
阅读更多...
有哪些平台可以赚些零花钱？分享7个副业兼职平台

有哪些平台可以赚些零花钱？分享7个副业兼职平台

正规可靠的兼职副业平台有很多&#xff0c;以下是一些常见的平台&#xff1a; 1&#xff0c;微头条 微头条是一种短文本分享平台&#xff0c;通过精简和优化文字&#xff0c;以吸引读者的注意力。需要在有限的字数内表达清晰明了的观点&#xff0c;关键词的准确使用是关键。例…
阅读更多...
不允许你不知道Python作用域

不允许你不知道Python作用域

在Python中&#xff0c;变量的作用域限制非常重要。根据作用域分类&#xff0c;有局部、全局、函数和内建作用域。无作用域限制的变量可以在分支语句和循环中定义&#xff0c;并在外部直接访问。不同的作用域决定了变量的可访问范围&#xff0c;访问权限取决于变量的位置。 1.…
阅读更多...
面试经典150题 -- 图的广度优先遍历 (总结)

面试经典150题 -- 图的广度优先遍历 (总结)

总的链接 面试经典 150 题 - 学习计划 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09;全球极客挚爱的技术成长平台 909 . 蛇梯棋 链接 : . - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 题意 &#xff1a; 直接bfs就好了 &#xff0c; 题意难以理解 : class Solution:def snakesA…
阅读更多...
虚拟机中安装Win98

虚拟机中安装Win98

文章目录 一、下载Win98二、制作可启动光盘三、VMware中安装Win98四、Qemu中安装Win981. Qemu的安装2. 安装Win98 Win98是微软于1998年发布的16位与32位混合的操作系统&#xff0c;也是一代经典的操作系统&#xff0c;期间出现了不少经典的软件与游戏&#xff0c;还是值得怀念的…
阅读更多...
office办公软件太贵了 Microsoft的Word为什么要买 Microsoft365家庭版多少钱 Microsoft365密钥

office办公软件太贵了 Microsoft的Word为什么要买 Microsoft365家庭版多少钱 Microsoft365密钥

Microsoft office是一个被广泛使用的办公软件&#xff0c;它包括了 Word、Excel、PowerPoint 等多种常用的应用程序&#xff0c;已成为许多企业、机构和个人必备的工具。 首先&#xff0c;要理解 Microsoft Office 的价格&#xff0c;我们需要考虑到它的功能和市场需求。Micro…
阅读更多...
Pycharm使用教程

Pycharm使用教程

1.设置字体型号与大小 file->setting->editor->font(字型)&#xff0c;size&#xff08;大小&#xff09; 2.设置背景颜色 file->setting->editor->color scheme->scheme 3.注释/取消注释 ctrl/ 选中需要注释的部分&#xff0c;双击ctrl/ 取消注释则选…
阅读更多...
揭秘数据中心幕后：从电力消耗到温度调控的策略

揭秘数据中心幕后：从电力消耗到温度调控的策略

建设并运营数据中心并非简单的连接硬盘、通电和联网就可以&#xff0c;而是涉及复杂的硬件集成、能源管理、散热设计以及适应不断增长的数据处理和存储需求等诸多挑战。随着全球互联网的普及和AI技术的快速发展&#xff0c;数据中心的规模和能耗需求都在急剧增加。尤其是在电力…
阅读更多...
Vue.js计算属性：实现数据驱动的利器

Vue.js计算属性：实现数据驱动的利器

&#x1f90d; 前端开发工程师、技术日更博主、已过CET6 &#x1f368; 阿珊和她的猫_CSDN博客专家、23年度博客之星前端领域TOP1 &#x1f560; 牛客高级专题作者、打造专栏《前端面试必备》 、《2024面试高频手撕题》 &#x1f35a; 蓝桥云课签约作者、上架课程《Vue.js 和 E…
阅读更多...
新雀优化算法NOA求解机器人栅格地图最短路径规划，可以自定义地图（提供MATLAB代码）

新雀优化算法NOA求解机器人栅格地图最短路径规划，可以自定义地图（提供MATLAB代码）

一、星雀优化算法 星雀优化算法(Nutcracker optimizer algorithm,NOA)由Mohamed Abdel-Basset等人于2023年提出&#xff0c;该算法模拟星雀的两种行为&#xff0c;即&#xff1a;在夏秋季节收集并储存食物&#xff0c;在春冬季节搜索食物的存储位置。CEC2005:星雀优化算法(Nut…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023