Java设计模式(四) 之 模板方法模式

源码均以JDK1.8作为参考

1.定义：
定义一个操作中的算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个算法的机构即可重定义该算法的某些特定步骤。

2.解析：
通用类图：

类图解析：
模板方法模式非常简单，仅仅使用了Java的继承机制，但它是一个应用非常广泛的模式。
2.1.抽象模板(AbstractClass)
主要定义了模板中一些基本操作(方法)，它的方法分为两类：
基本方法：
基本方法也叫基本操作，是由子类实现的方法，并且被模板方法被调用。
模板方法：
可以由一个或几个，一般是一个具体的方法，也就是一个框架，实现对基本方法的调度，完成固定的逻辑。
2.2.具体模板(ConcreteClass1和ConcreteClass2)
实现了父类所定义的一个或多个抽象方法，也就是父类定义的基本方法在子类中得以实现。
3.具体应用：
3.1.抽象模板(AbstractClass)

public abstract class AbstractClass {
    // .. 基本方法
    protected abstract void doSomething();
    // .. 基本方法
    protected abstract void doAnything();
    // .. 模板方法
    public void templateMethod(){
        /*
         * 调用基本方法，完成相关的逻辑
         */
        this.doAnything();
        this.doSomething();
    }
}

3.2.具体模板(ConcreteClass1和ConcreteClass2)

public class ConcreteClass1 extends AbstractClass {
    // .. 实现基本方法
    protected void doAnything() {
        // .. 业务逻辑处理
    }
    protected void doSomething() {
        // .. 业务逻辑处理
    }
}
public class ConcreteClass2 extends AbstractClass {
    // .. 实现基本方法
    protected void doAnything() {
        // .. 业务逻辑处理
    }
    protected void doSomething() {
        // .. 业务逻辑处理
    }
}

3.3.场景类：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass class1 = new ConcreteClass1();
        AbstractClass class2 = new ConcreteClass2();
        // .. 调用模板方法
        class1.templateMethod();
        class2.templateMethod();
    }
}

以上完成了一个简单的Template Method模式的设计和应用，其实原理很简单，Abstract抽象父类定义了基本方法和模板方法，实现了模板方法的具体逻辑，具体模板子类实现了抽象模板中的基本方法。
其实在JDK的源码或者开源开源框架中，很多都是使用了这种设计模式，例如java.io.InputStream的实现，如下：

public abstract class InputStream implements Closeable {
    ...
    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();
        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;
    }
    ...
}

java.io.InputStream类中，模板方法public int read(byte b[], int off, int len)实现了具体的业务逻辑，而基本方法public abstract int read()则由子类实现，且在模板方法中被调用，由此实现了java.io.InputStream下所有子类都可以完成模板方法的操作。其实，在开源框架的源码中，很容易看到类似的设计。

4.应用场景：
可否还记得面向对象的四个特征呢：封装、继承、多态、抽象。Template Method设计模式就是充分的利用了面对对象的特性，高度抽象类与类之间的行为，将公共部分交由抽象父类去实现，行为由父类控制，子类实现。基于此类的设计方式可以很容易的做到扩展，使得在后期更加容易维护。
应用场景：
·多个子类有公有的方法，并且逻辑基本相同时。
·重要、复杂的算法，可以把核心算法设计为模板方法，周边的相关细节功能则由各个子类实现。
·重构时，模板方法模式是一个经常使用的模式，把相同的代码抽取到父类中，然后通过钩子函数约束其行为

5.总结：
Template Method(模板方法)设计模式是日常中很常用的一个设计模式，或许你没有听过Template Method(模板方法)设计模式这个称呼，但是一定接触过这个设计模式，这是在对类或结构进行设计时，高度抽象的一个模式，可以高度的抽象类间共性，完成良好的设计。

注：本人是参照《设计模式之禅》和《设计模式》两本书学习所得，其中加入了自己对于Iterator设计模式的理解，以及对于JDK中源码的理解。