一個最簡單的設計模式-模板方法

《Head First設計模式》已經讀了不止一遍，但是始終沒有進行系統的進行總結。所以近期開始總結設計模式相關的知識，從模板方法模式開始，因為是一個我認為是最簡單的設計模式。（推薦視頻資源23個設計模式）

提出&解決問題

提出問題

實現製作咖啡功能。且製作咖啡需要四個步驟 ：

1. 燒水
2. 沖泡咖啡
3. 倒入杯中
4. 加糖

代碼實現

/**
 * 一杯加糖咖啡
 *
 * @author Jann Lee
 * @date 2019-07-14 18:37
 */
public class Coffee {

    /**
     * 製作一杯加糖咖啡
     */
    public void prepareRecipe() {
        boilWater();
        steepTeaBag();
        portInCup();
        addLemon();
    }

    /**
     * step1: 燒水
     */
    private void boilWater() {
        System.out.println("燒水...");
    }

    /**
     * step2：沖泡咖啡
     */
    private void steepTeaBag() {
        System.out.println("沖泡咖啡...");
    }

    /**
     * step3: 倒入杯中
     */
    private void portInCup() {
        System.out.println("倒入杯中...");
    }

    /**
     * step4: 加糖
     */
    private void addLemon() {
        System.out.println("加糖...");
    }

再次提出問題此時此刻我需要一杯檸檬茶呢？【燒水，沖泡茶包，倒入杯中，加檸檬】

這個問題當然很簡單，我們只需要如法炮製即可。

public class Tea {

    /**
     * 製作一杯檸檬茶
     */
    public void prepareRecipe(){
        boilWater();
        brewCoffeeGrinds();
        portInCup();
        addSugarAndMilk();
    }

    /**
     * step1: 燒水
     */
    private void boilWater() {
        System.out.println("燒水...");
    }

    /**
     * step2：沖泡咖啡
     */
    private void brewCoffeeGrinds() {
        System.out.println("沖泡茶包...");
    }

    /**
     * step3: 倒入杯中
     */
    private void portInCup() {
        System.out.println("倒入杯中...");
    }

    /**
     * step4: 加檸檬
     */
    private void addSugarAndMilk() {
        System.out.println("加入檸檬片...");
    }
}

思考

​ 如果此時我們又需要一杯不加檸檬的茶，加奶的咖啡...，當然我們可以按照上面方式重新依次實現即可。但是如果你是一個有經驗的程式員，或者你學習過設計模式。你可能會發現以上功能實現的步驟/流程固定，當需求發生變化時，只有小部分步驟有所改變。

優化代碼

根據面向對象程式的特點，既抽象，封裝，繼承，多態。我們可以對代碼進行抽象，將公共代碼提取到基類。我們將咖啡和茶抽象成咖啡因飲料，將其中相同的兩步，燒水和倒入杯中再父類中實現，將沖泡和添加調料延遲到子類。

1. 定義一個基類

public abstract class CafeineBeverage {
    /**
     * 製作一杯咖啡因飲料
     */
    public void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        portInCup();
        addCondiments();
    }

    /**
     * step1: 燒水
     */
    private void boilWater() {
        System.out.println("燒水...");
    }

    /**
     * step2：沖泡
     */
    protected abstract void brew();

    /**
     * step3: 入杯中
     */
    private void portInCup() {
        System.out.println("倒入杯中...");
    }

    /**
     * step4: 加調料
     */
    protected abstract void addCondiments();
}

// 一杯加糖咖啡
public class CoffeeBeverage extends CafeineBeverage{

    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("沖泡咖啡...");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加糖...");
    }
}

// 一杯檸檬茶
public class TeaBeverage extends CafeineBeverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("沖泡茶包...");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加檸檬...");
    }
}

模板方法模式

如果按以上方式對代碼進行了優化，其實就實現了模板方法模式。一下是模板方法模式相關概念。

動機

• 在軟體構建過程中，對於某一項任務，它常常有穩定的整體操作結構，但是各個子步驟卻有很多改變的需求，或者由於固有的原因（比如框架與應用之間的關係）而無法和任務的整體結構同時實現
• 如何在確定穩定的操作結構的前提下，來靈活應對各個子步驟的變化或者晚期實現需求？

定義

定義一個操作中演算法的骨架（穩定），而將一些步驟延遲（變化）到子類。Template Method使得子類可以不改變（復用）一個演算法的結構，即可重新定義（override）該演算法的特定步驟。

要點總結

• Template Method是一種非常基礎性的設計模式，在面向對象系統中，有著大量的應用。他用最簡潔的機制(抽象類的多態，為很多應用框架提供了靈活的擴展點，是代碼復用方面最基本實現結構)
• 除了可以靈活應對子步驟的變化外，“不要調用我，讓我來調用你”的反向控制結構是Template Method的典型應用
• 在具體實現方面，被Template Method調用得虛方法可以有實現，也可以沒有實現(抽象方法)，但一般推薦設置為protected方法

類圖：

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