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這篇文章給大家分享的是有關(guān)Java設(shè)計(jì)模式中模板方法模式的示例分析的內(nèi)容。小編覺得挺實(shí)用的,因此分享給大家做個(gè)參考,一起跟隨小編過來看看吧。
在程序開發(fā)中,經(jīng)常會(huì)遇到這種情況:某個(gè)方法要實(shí)現(xiàn)的算法需要多個(gè)步驟,但其中有一些步驟是固定不變的,而另一些步驟則是不固定的。為了提高代碼的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性,模板方法模式在這種場(chǎng)景下就派上了用場(chǎng)。
譬如制作一節(jié)網(wǎng)課的步驟可以簡(jiǎn)化為4個(gè)步驟:
1.制作PPT
2.錄制視頻
3.編寫筆記
4.提供課程資料
其中1、2、3的動(dòng)作在所有課程中的固定不變的,步驟3可有可無,步驟4在每個(gè)課程都不同(有些課程需要提供源代碼,有些需要提供圖片文件等)
我們可以在父類中確定整個(gè)流程的循序,并實(shí)現(xiàn)固定不變的步驟,而把不固定的步驟留給子類實(shí)現(xiàn)。甚至可以通過一個(gè)鉤子方法,讓子類來決定流程中某個(gè)方法的執(zhí)行與否
模板方法模式:定義一個(gè)操作中算法的框架,而將一些步驟延遲到子類中。模板方法模式使得子類可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。模板方法模式是一種基于繼承的代碼復(fù)用技術(shù),它是一種類行為型模式。
AbstractClass(抽象類):在抽象類中定義了一系列基本操作(PrimitiveOperations),這些基本操作可以是具體的,也可以是抽象的,每一個(gè)基本操作對(duì)應(yīng)算法的一個(gè)步驟,在其子類中可以重定義或?qū)崿F(xiàn)這些步驟。同時(shí),在抽象類中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模板方法(Template Method),用于定義一個(gè)算法的框架,模板方法不僅可以調(diào)用在抽象類中實(shí)現(xiàn)的基本方法,也可以調(diào)用在抽象類的子類中實(shí)現(xiàn)的基本方法,還可以調(diào)用其他對(duì)象中的方法。
ConcreteClass(具體子類):它是抽象類的子類,用于實(shí)現(xiàn)在父類中聲明的抽象基本操作以完成子類特定算法的步驟,也可以覆蓋在父類中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的具體基本操作。
一個(gè)模板方法是定義在抽象類中的、把基本操作方法組合在一起形成一個(gè)總算法或一個(gè)總行為的方法。這個(gè)模板方法定義在抽象類中,并由子類不加以修改地完全繼承下來。模板方法是一個(gè)具體方法,它給出了一個(gè)頂層邏輯框架,而邏輯的組成步驟在抽象類中可以是具體方法,也可以是抽象方法。
基本方法是實(shí)現(xiàn)算法各個(gè)步驟的方法,是模板方法的組成部分?;痉椒ㄓ挚梢苑譃槿N:抽象方法(Abstract Method)、具體方法(Concrete Method)和鉤子方法(Hook Method)。
抽象方法:一個(gè)抽象方法由抽象類聲明、由其具體子類實(shí)現(xiàn)。
具體方法:一個(gè)具體方法由一個(gè)抽象類或具體類聲明并實(shí)現(xiàn),其子類可以進(jìn)行覆蓋也可以直接繼承。
鉤子方法:可以與一些具體步驟 “掛鉤” ,以實(shí)現(xiàn)在不同條件下執(zhí)行模板方法中的不同步驟
所以我們通過模板方法模式,在抽象類中把整個(gè)流程固定下來,其中1、2、3的實(shí)現(xiàn)在抽象類中完成,3的執(zhí)行與否則由子類通過鉤子方法來控制,4則由子類來實(shí)現(xiàn)
抽象類定義如下:
//抽象課程類 public abstract class Course { protected final void makeCourse() { this.makePPT(); this.makeVideo(); if (needWriteArticle()) { this.writeArticle(); } this.packageCourse(); } //final表示子類繼承后,無法修改父類該方法 final void makePPT() { System.out.println("1. 制作PPT"); } final void makeVideo() { System.out.println("2. 制作視頻"); } final void writeArticle() { System.out.println("3. 編寫課程筆記"); } //鉤子方法 protected boolean needWriteArticle() { return false; } //抽象方法,留給子類去實(shí)現(xiàn) abstract void packageCourse(); }
其中的 makeCourse
方法是模板方法,它定義了制作網(wǎng)課的基本流程,makePPT
、makeVideo
、writeArticle
這三個(gè)步驟在所有課程中都是固定的,所以用 final 關(guān)鍵字修飾;packageCourse
方法在所有課程中都可能不一樣,所以聲明為抽象方法,由子類自行實(shí)現(xiàn);鉤子方法 needWriteArticle
返回一個(gè) boolean
類型的值,控制是否編寫課程筆記
子類 JavaCourse
,實(shí)現(xiàn)了抽象方法 packageCourse
,重寫了鉤子方法 needWriteArticle
public class JavaCourse extends Course { @Override void packageCourse() { System.out.println("4. 提供Java課程源代碼"); } @Override protected boolean needWriteArticle() { return true; } }
子類 FECourse
,實(shí)現(xiàn)了抽象方法 packageCourse
,重寫了鉤子方法 needWriteArticle
,其中把鉤子方法的結(jié)果交給客戶端確定
public class JavaCourse extends Course { @Override void packageCourse() { System.out.println("4. 提供Java課程源代碼"); } @Override protected boolean needWriteArticle() { return true; } }
客戶端測(cè)試
public class TEST { public static void main(String[] args) { System.out.println("Java課程start---"); Course javaCourse = new JavaCourse(); javaCourse.makeCourse(); System.out.println("Java課程end---\n"); System.out.println("前端課程start---"); Course feCourse = new FECourse(false); feCourse.makeCourse(); System.out.println("前端課程end---"); } }
輸出結(jié)果
Java課程start---
1. 制作PPT
2. 制作視頻
3. 編寫筆記
4. 提供Java課程源代碼
Java課程end---前端課程start---
1. 制作PPT
2. 制作視頻
4.1 提供課程的前端代碼
4.2 提供課程的圖片等多媒體素材
前端課程end---
在父類中形式化地定義一個(gè)算法,而由它的子類來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的處理,在子類實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的處理算法時(shí)并不會(huì)改變算法中步驟的執(zhí)行次序。
模板方法模式是一種代碼復(fù)用技術(shù),它在類庫設(shè)計(jì)中尤為重要,它提取了類庫中的公共行為,將公共行為放在父類中,而通過其子類來實(shí)現(xiàn)不同的行為,它鼓勵(lì)我們恰當(dāng)使用繼承來實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用
可實(shí)現(xiàn)一種反向控制結(jié)構(gòu),通過子類覆蓋父類的鉤子方法來決定某一特定步驟是否需要執(zhí)行。
在模板方法模式中可以通過子類來覆蓋父類的基本方法,不同的子類可以提供基本方法的不同實(shí)現(xiàn),更換和增加新的子類很方便,符合單一職責(zé)原則和開閉原則
需要為每一個(gè)基本方法的不同實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)子類,如果父類中可變的基本方法太多,將會(huì)導(dǎo)致類的個(gè)數(shù)增加,系統(tǒng)更加龐大,設(shè)計(jì)也更加抽象,此時(shí),可結(jié)合橋接模式來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
對(duì)一些復(fù)雜的算法進(jìn)行分割,將其算法中固定不變的部分設(shè)計(jì)為模板方法和父類具體方法,而一些可以改變的細(xì)節(jié)由其子類來實(shí)現(xiàn)。即:一次性實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法的不變部分,并將可變的行為留給子類來實(shí)現(xiàn)。
各子類中公共的行為應(yīng)被提取出來并集中到一個(gè)公共父類中以避免代碼重復(fù)。
需要通過子類來決定父類算法中某個(gè)步驟是否執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)子類對(duì)父類的反向控制。
一般模板方法都會(huì)加上final關(guān)鍵字,防止子類重寫該方法
Servlet
(Server Applet)是Java Servlet的簡(jiǎn)稱,用Java編寫的服務(wù)器端程序,主要功能在于交互式地瀏覽和修改數(shù)據(jù),生成動(dòng)態(tài)Web內(nèi)容。在每一個(gè) Servlet
都必須要實(shí)現(xiàn) Servlet 接口,GenericServlet 是個(gè)通用的、不特定于任何協(xié)議的Servlet,它實(shí)現(xiàn)了 Servlet 接口,而 HttpServlet
繼承于 GenericServle
t,實(shí)現(xiàn)了 Servlet 接口,為 Servlet 接口提供了處理HTTP協(xié)議的通用實(shí)現(xiàn),所以我們定義的 Servlet 只需要繼承 HttpServlet 即可。
HttpServlet
的簡(jiǎn)要代碼如下所示
public abstract class HttpServlet extends GenericServlet { protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void doHead(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void doPut(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void doDelete(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void doOptions(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void doTrace(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { // ... } protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { String method = req.getMethod(); if (method.equals(METHOD_GET)) { long lastModified = getLastModified(req); if (lastModified == -1) { // servlet doesn't support if-modified-since, no reason // to go through further expensive logic doGet(req, resp); } else { long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE); if (ifModifiedSince < lastModified) { // If the servlet mod time is later, call doGet() // Round down to the nearest second for a proper compare // A ifModifiedSince of -1 will always be less maybeSetLastModified(resp, lastModified); doGet(req, resp); } else { resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED); } } } else if (method.equals(METHOD_HEAD)) { long lastModified = getLastModified(req); maybeSetLastModified(resp, lastModified); doHead(req, resp); } else if (method.equals(METHOD_POST)) { doPost(req, resp); } else if (method.equals(METHOD_PUT)) { doPut(req, resp); } else if (method.equals(METHOD_DELETE)) { doDelete(req, resp); } else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) { doOptions(req,resp); } else if (method.equals(METHOD_TRACE)) { doTrace(req,resp); } else { // // Note that this means NO servlet supports whatever // method was requested, anywhere on this server. // String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented"); Object[] errArgs = new Object[1]; errArgs[0] = method; errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs); resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg); } } // ...省略... }
在 HttpServlet
的 service
方法中,首先獲得到請(qǐng)求的方法名,然后根據(jù)方法名調(diào)用對(duì)應(yīng)的 doXXX
方法,比如說請(qǐng)求方法為GET
,那么就去調(diào)用 doGet
方法;請(qǐng)求方法為POST
,那么就去調(diào)用 doPost
方法
HttpServlet
相當(dāng)于定義了一套處理 HTTP
請(qǐng)求的模板;service
方法為模板方法,定義了處理HTTP請(qǐng)求的基本流程;doXXX 等方法為基本方法,根據(jù)請(qǐng)求方法做相應(yīng)的處理,子類可重寫這些方法;HttpServletRequest
中的Method則起到鉤子方法的作用.
在開發(fā)javaWeb
應(yīng)用時(shí),自定義的Servlet
類一般都擴(kuò)展 HttpServlet
類,譬如我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸出 Hello World! 的 Servlet 如下
// 擴(kuò)展 HttpServlet 類 public class HelloWorld extends HttpServlet { public void init() throws ServletException { // ... } public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { response.setContentType("text/html"); PrintWriter out = response.getWriter(); out.println("<h2>Hello World!</h2>"); } public void destroy() { // ... } }
該自定義的 Servlet 重寫了 doGet 方法,當(dāng)客戶端發(fā)起 GET 請(qǐng)求時(shí)將得到
Spring IOC容器初始化時(shí)運(yùn)用到的模板方法模式
1、首先定義一個(gè)接口ConfigurableApplicationContext,聲明模板方法refresh
public interface ConfigurableApplicationContext extends ApplicationContext, Lifecycle, Closeable { /**聲明了一個(gè)模板方法*/ void refresh() throws BeansException, IllegalStateException; }
2、抽象類AbstractApplicationContext實(shí)現(xiàn)了接口,主要實(shí)現(xiàn)了模板方法refresh(這個(gè)方法很重要,是各種IOC容器初始化的入口)的邏輯
public abstract class AbstractApplicationContext extends DefaultResourceLoader implements ConfigurableApplicationContext, DisposableBean { /**模板方法的具體實(shí)現(xiàn)*/ public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { synchronized (this.startupShutdownMonitor) { // Prepare this context for refreshing. prepareRefresh(); //注意這個(gè)方法是,里面調(diào)用了兩個(gè)抽象方法refreshBeanFactory、getBeanFactory // Tell the subclass to refresh the internal bean factory. ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory(); // Prepare the bean factory for use in this context. prepareBeanFactory(beanFactory); try { //注意這個(gè)方法是鉤子方法 // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses. postProcessBeanFactory(beanFactory); // Invoke factory processors registered as beans in the context. invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory); // Register bean processors that intercept bean creation. registerBeanPostProcessors(beanFactory); // Initialize message source for this context. initMessageSource(); // Initialize event multicaster for this context. initApplicationEventMulticaster(); //注意這個(gè)方法是鉤子方法 // Initialize other special beans in specific context subclasses. onRefresh(); // Check for listener beans and register them. registerListeners(); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons. finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); // Last step: publish corresponding event. finishRefresh(); } catch (BeansException ex) { // Destroy already created singletons to avoid dangling resources. destroyBeans(); // Reset 'active' flag. cancelRefresh(ex); // Propagate exception to caller. throw ex; } } }
這里最主要有一個(gè)抽象方法obtainFreshBeanFactory、兩個(gè)鉤子方法postProcessBeanFactory和onRefresh,看看他們?cè)陬愔械亩x
兩個(gè)鉤子方法:
protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) { } protected void onRefresh() throws BeansException { // For subclasses: do nothing by default. }
再看看獲取Spring容器的抽象方法:
/**其實(shí)他內(nèi)部只調(diào)用了兩個(gè)抽象方法**/ protected ConfigurableListableBeanFactory obtainFreshBeanFactory() { refreshBeanFactory(); ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory(); if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Bean factory for " + getDisplayName() + ": " + beanFactory); } return beanFactory; } protected abstract void refreshBeanFactory() throws BeansException, IllegalStateException; public abstract ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() throws IllegalStateException;
具體要取那種BeanFactory容器的決定權(quán)交給了子類!
3、具體實(shí)現(xiàn)的子類,實(shí)現(xiàn)了抽象方法getBeanFactory的子類有: AbstractRefreshableApplicationContext
public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext { @Override public final ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() { synchronized (this.beanFactoryMonitor) { if (this.beanFactory == null) { throw new IllegalStateException("BeanFactory not initialized or already closed - " + "call 'refresh' before accessing beans via the ApplicationContext"); } //這里的this.beanFactory在另一個(gè)抽象方法refreshBeanFactory的設(shè)置的 return this.beanFactory; } } } public class GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext implements BeanDefinitionRegistry { @Override public final ConfigurableListableBeanFactory getBeanFactory() { //同樣這里的this.beanFactory在另一個(gè)抽象方法中設(shè)置 return this.beanFactory; } }
其實(shí)這里的差別還不是很大,我們可以看看另一個(gè)抽象方法refreshBeanFactory的實(shí)現(xiàn),兩個(gè)抽象方法的配合使用。
感謝各位的閱讀!關(guān)于“Java設(shè)計(jì)模式中模板方法模式的示例分析”這篇文章就分享到這里了,希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助,讓大家可以學(xué)到更多知識(shí),如果覺得文章不錯(cuò),可以把它分享出去讓更多的人看到吧!
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