模板方法模式 -- 将具体处理交给子类
1. 概述
可能你没有注意，但模板方法模式是被广泛应用在日常开发中的一种基本模式。事实上，当你使用继承或者多态概念的时候，就正在使用模板方法模式。
简单地说，Template method 就是将处理流程抽象出来，构成一个模板（父类）。模板并不关心具体的实现，而是把处理逻辑交给模板的实现（子类）。查看父类的代码是无法了解这些方法最终会如何进行处理，只有子类才决定具体的逻辑。但是无论子类如果处理，都会遵循父类的流程框架。
像这样在父类中定义处理流程的框架，在子类中实现具体处理的模式就被称为 Template method 模式。
2. 模式类图
template-1.png
3. 模式角色
AbstractClass AbstractClass 负责实现模板，同时负责声明模板中的抽象方法。这些抽象方法由子类 ConcreteClass 角色负责实现。
ConcreteClass ConcreteClass 负责实现 AbstractClass 角色中定义的抽象方法。
4. 代码示例
假设我们想将一段字符或者字符串循环打印5次，我们要怎么做呢？程序对于字符和字符串的打印处理是不同的，但是处理流程本身却是相同的（打印5次），这样的情况，就很适合使用模板方法模式。
我们先定义一个抽象类 AbstractDisplay，这个类会定义一个display方法，而这个方法会依次调用 open 、print 、 close 这3个方法。虽然这3个都被声明了，但是并没有方法体实现。在这里，调用抽象方法的 display 方法就是模板方法。
AbstractDisplay.java
public abstract class AbstractDisplay {
public abstract void open();
public abstract void print();
public abstract void close();
public final void display() {
open();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
print();
}
close();
}
}
之后，我们为打印字符和字符串分别定义各自的实现类 CharDisplay 和 StringDisplay
CharDisplay.java
public class CharDisplay extends AbstractDisplay {
private char ch;
public CharDisplay(char ch) {
this.ch = ch;
}
@Override
public void open() {
System.out.print("<<");
}
@Override
public void print() {
System.out.print(ch);
}
@Override
public void close() {
System.out.println(">>");
}
}
调用方式
AbstractDisplay charDisplay = new CharDisplay('A');
charDisplay.display();
输出结果为
<<AAAAA>>
StringDisplay.java
public class StringDisplay extends AbstractDisplay {
private String string;
private int width;
public StringDisplay(String string) {
this.string = string;
this.width = string.getBytes().length;
}
@Override
public void open() {
printLine();
}
@Override
public void print() {
System.out.println("|" + string + "|");
}
@Override
public void close() {
printLine();
}
private void printLine() {
System.out.print("+");
for (int i = 0; i < this.width; i++) {
System.out.print("-");
}
System.out.println("+");
}
}
调用方式
AbstractDisplay stringDisplay = new StringDisplay("Hello world");
stringDisplay.display();
输出结果为
+-----------+
|Hello world|
|Hello world|
|Hello world|
|Hello world|
|Hello world|
+-----------+
5. 延展阅读
模板方法模式的优势
Template method 的优点显而易见，由于在父类的模板方法中已经编写是算法（display），因此无需在每个子类中再去编写相同逻辑的算法。这就是所谓使逻辑处理通用化。
抽象类的意义？
对于抽象类，我们无法生成其实例。在初学抽象类的时候，有人会这样问：“无法生成实例的类有什么用呢？” 在理解 Template method 模式之后，大家应该能够稍微体会到抽象类的意义了吧。由于在抽象类中没有编写具体的实现，所以我们无法知道在抽象类中到底进行了什么处理。但是我们可以决定抽象方法的名字，然后通过调用使用了这些抽象方法的模板方法去编写处理。虽然具体的处理逻辑是由子类实现的，不过在抽象类阶段确定处理的流程非常重要。
父类与子类的一致性
在实例代码中，无论是 CharDisplay 的实例还是 StringDisplay 的实例，都是保存在 AbstractDisplay 类型变量中的，然后再来调用 display 方法。使用父类型保存子类型的优点是，即使没有用 instanceof 等指定子类的种类，程序也可以正常工作。这种原则成为里氏替换原则（The Liskov Substitution Priciple, LSP）。
