Java中策略模式和模板方法模式的案例分析

小編給大家分享一下Java中策略模式和模板方法模式的案例分析，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

策略模式

簡介

策略模式（Strategy Pattern）屬于對象的行為模式。其用意是針對一組算法，將每一個算法封裝到具有共同接口的獨立的類中，從而使得它們可以相互替換。策略模式使得算法可以在不影響到客戶端的情況下發(fā)生變化。
其主要目的是通過定義相似的算法，替換if else 語句寫法，并且可以隨時相互替換。

策略模式主要由這三個角色組成，環(huán)境角色(Context)、抽象策略角色(Strategy)和具體策略角色(ConcreteStrategy)。

• 環(huán)境角色(Context)：持有一個策略類的引用，提供給客戶端使用。

• 抽象策略角色(Strategy)：這是一個抽象角色，通常由一個接口或抽象類實現(xiàn)。此角色給出所有的具體策略類所需的接口。

• 具體策略角色(ConcreteStrategy)：包裝了相關的算法或行為。

示例圖如下:

這里為了方便理解，我們就拿剛學習Java的時候使用計算方法來說吧。
在使用計算器進行計算的時候，會經(jīng)常用到加減乘除方法。如果我們想得到兩個數(shù)字相加的和，我們需要用到“+”符號，得到相減的差，需要用到“-”符號等等。雖然我們可以通過字符串比較使用if/else寫成通用方法，但是計算的符號每次增加，我們就不得不加在原先的方法中進行增加相應的代碼，如果后續(xù)計算方法增加、修改或刪除，那么會使后續(xù)的維護變得困難。
但是在這些方法中，我們發(fā)現(xiàn)其基本方法是固定的，這時我們就可以通過策略模式來進行開發(fā)，可以有效避免通過if/else來進行判斷，即使后續(xù)增加其他的計算規(guī)則也可靈活進行調(diào)整。

首先定義一個抽象策略角色，并擁有一個計算的方法。

interface CalculateStrategy {
   int doOperation(int num1, int num2);
}

然后再定義加減乘除這些具體策略角色并實現(xiàn)方法。

那么代碼如下:

class OperationAdd implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 + num2;
   }
}
class OperationSub implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 - num2;
   }
}
class OperationMul implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 * num2;
   }
}
class Operationp implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 / num2;
   }
}

最后在定義一個環(huán)境角色，提供一個計算的接口供客戶端使用。
代碼如下:

class  CalculatorContext {
    private CalculateStrategy strategy;
    public CalculatorContext(CalculateStrategy strategy) {
            this.strategy = strategy;
    }    
    public int executeStrategy(int num1, int num2) {
            return strategy.doOperation(num1, num2);
    }
}

編寫好之后，那么我們來進行測試。
測試代碼如下:

    public static void main(String[] args) {
          int a=4,b=2;
          CalculatorContext context = new CalculatorContext(new OperationAdd());    
          System.out.println("a + b = "+context.executeStrategy(a, b));
     
          CalculatorContext context2 = new CalculatorContext(new OperationSub());      
          System.out.println("a - b = "+context2.executeStrategy(a, b));
     
          CalculatorContext context3 = new CalculatorContext(new OperationMul());    
          System.out.println("a * b = "+context3.executeStrategy(a, b));
    
          CalculatorContext context4 = new CalculatorContext(new Operationp());    
          System.out.println("a / b = "+context4.executeStrategy(a, b));
}

輸出結(jié)果:

a + b = 6
a - b = 2
a * b = 8
a / b = 2

策略模式優(yōu)點：

擴展性好，可以在不修改對象結(jié)構(gòu)的情況下，為新的算法進行添加新的類進行實現(xiàn)；
靈活性好，可以對算法進行自由切換；

策略模式缺點：

使用策略類變多，會增加系統(tǒng)的復雜度。；
客戶端必須知道所有的策略類才能進行調(diào)用；

使用場景：

如果在一個系統(tǒng)里面有許多類，它們之間的區(qū)別僅在于它們的行為，那么使用策略模式可以動態(tài)地讓一個對象在許多行為中選擇一種行為；
一個系統(tǒng)需要動態(tài)地在幾種算法中選擇一種;
如果一個對象有很多的行為，如果不用恰當?shù)哪Ｊ?，這些行為就只好使用多重的條件選擇語句來實現(xiàn);

模板模式

簡介

模板模式（Template Pattern）中，一個抽象類公開定義了執(zhí)行它的方法的方式/模板。它的子類可以按需要重寫方法實現(xiàn)，但調(diào)用將以抽象類中定義的方式進行。 這種類型的設計模式屬于行為型模式。定義一個操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。

模板模式，其主要的的思想就是做一個模板，提供給客戶端進行調(diào)用。除去生活中我們經(jīng)常用到的簡歷模板、合同模板等等，Java中也有很經(jīng)典的模板使用，那就是Servlet，HttpService類提供了一個service()方法，這個方法調(diào)用七個do方法中的一個或幾個，完成對客戶端調(diào)用的響應。這些do方法需要由HttpServlet的具體則由子類提供。

模板模式主要由抽象模板(Abstract Template)角色和具體模板(Concrete Template)角色組成。

• 抽象模板(Abstract Template): 定義了一個或多個抽象操作，以便讓子類實現(xiàn)。這些抽象操作叫做基本操作，它們是一個頂級邏輯的組成步驟;定義并實現(xiàn)了一個模板方法。這個模板方法一般是一個具體方法，它給出了一個頂級邏輯的骨架，而邏輯的組成步驟在相應的抽象操作中，推遲到子類實現(xiàn)。頂級邏輯也有可能調(diào)用一些具體方法。

• 具體模板(Concrete Template): 實現(xiàn)父類所定義的一個或多個抽象方法，它們是一個頂級邏輯的組成步驟;每一個抽象模板角色都可以有任意多個具體模板角色與之對應，而每一個具體模板角色都可以給出這些抽象方法（也就是頂級邏輯的組成步驟）的不同實現(xiàn)，從而使得頂級邏輯的實現(xiàn)各不相同。

示例圖如下:

這里為了方便理解，我們依舊使用一個簡單的示例來加以說明。
我們以前在玩魂斗羅、雙截龍、熱血物語、忍者神龜?shù)鹊扔螒虻臅r候，都需要在小霸王游戲機上插卡，然后啟動游戲才能玩，其中魂斗羅這種游戲，啟動游戲之后就可以直接玩了，但是忍者神龜這種游戲則在啟動游戲之后，需要選擇其中一個角色才能開始玩。那么我們可以根據(jù)這個場景寫出一個通用的模板，主要包含啟動游戲，玩游戲，結(jié)束游戲這幾個必須實現(xiàn)的方法，選擇人物這個方法改成可選。

那么這個抽象類的代碼如下:

abstract class  Game{    
    //啟動游戲    
    protected abstract void  runGame();    
    //選擇人物    
    protected  void choosePerson() {};    
    //開始玩游戲    
    protected abstract void startPlayGame();    
    //結(jié)束游戲    
    protected abstract void endPlayGame();    
    //模板方法    
    public final void play() {
        runGame();
        choosePerson();
        startPlayGame();
        endPlayGame();
    }
    
}

定義好該抽象類之后，我們再來定義具體模板實現(xiàn)類。這里定義兩個游戲類，一個是魂斗羅，一個忍者神龜。

那么代碼如下:

class ContraGame extends Game{   @Override   protected void runGame() {
       System.out.println("啟動魂斗羅II...");
   }   
@Override   protected void startPlayGame() {
          System.out.println("1P正在使用S彈打aircraft...");
   }   
@Override   protected void endPlayGame() {
          System.out.println("1P被流彈打死了，游戲結(jié)束！");
   }
}
class TMNTGame extends Game{
   @Override   protected void runGame() { 
         System.out.println("啟動忍者神龜III...");
   }   
   @Override   protected void choosePerson() {       System.out.println("1P選擇了Raph ！");
   }   
   @Override   protected void startPlayGame() {
          System.out.println("Raph正在使用絕技 “火箭頭槌” ");
   }   
   @Override   protected void endPlayGame() {
          System.out.println("Raph 掉進井蓋里死了，游戲結(jié)束了！ ");
   }
}

最后再來進行測試，測試代碼如下:

public static void main(String[] args) {
       Game game = new ContraGame();
       game.play();
       System.out.println();
       game = new TMNTGame();
       game.play();

}

輸出結(jié)果:

啟動魂斗羅II...1P正在使用S彈打aircraft...1P被流彈打死了，游戲結(jié)束！

啟動忍者神龜III...1P選擇了Raph ！
Raph正在使用絕技 “火箭頭槌” 
Raph 掉進井蓋里死了，游戲結(jié)束了！

模板模式優(yōu)點：

擴展性好，對不變的代碼進行封裝，對可變的進行擴展；
可維護性好，因為將公共代碼進行了提取，使用的時候直接調(diào)用即可；

模板模式缺點：

因為每一個不同的實現(xiàn)都需要一個子類來實現(xiàn)，導致類的個數(shù)增加，會使系統(tǒng)變得復雜；

使用場景：

有多個子類共有邏輯相同的方法；
重要的、復雜的方法，可以考慮作為模板方法。

注意事項：

為防止惡意操作，一般模板方法都加上 final 關鍵詞！

看完了這篇文章，相信你對Java中策略模式和模板方法模式的案例分析有了一定的了解，想了解更多相關知識，歡迎關注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！