设计模式是什么鬼(模板方法)

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面向对象,是对事物属性与行为的封装,方法,指的就是行为。模板方法,显而易见是说某个方法充当了模板的作用,其充分利用了抽象类虚实结合的特性,虚部抽象预留,实部固定延续,以达到将某种固有行为延续至子类的目的。反观接口,则达不到这种目的。要搞明白模板方法,首先我们从接口与抽象类的区别切入,这也是面试官经常会问到的问题。

设计模式是什么鬼(模板方法)

 

汽车上的接口最常见的就是这几个了,点烟器,USB,AUX等等,很明显这些都是接口,它们都预留了某种标准,暴露在系统外部,并与外设对接。就拿点烟器接口来说吧,它原本是专门用于给点烟器供电的,后来由于这个接口在汽车上的通用性,于是衍生出了各种外部设备,只要是符合这个标准size的,带正负极簧片的,直流12V的,那就可以使用,比如导航、行车记录仪、吸尘器什么的,以及其他各种车载电子设备。

 

public interface CigarLighterInterface {//点烟器接口
    //供电方法,16V直流电
    public void electrifyDC16V();
}

1public class GPS implements CigarLighterInterface {
2    //导航的实现
3    @Override
4    public void electrifyDC16V() {
5        System.out.println("连接卫星");
6        System.out.println("定位。。。");
7    }
8
9}
 1public class CigarLighter implements CigarLighterInterface {
2    //点烟器的实现
3    @Override
4    public void electrifyDC16V() {
5        int time = 1000;
6        while(--time>0){
7            System.out.println("加热电炉丝");
8        }
9        System.out.println("点烟器弹出");
10    }
11
12}

对于点烟器接口来说,它根本不在乎也不知道对接的外设是什么鬼,它只是定义了一种规范,一种标准,只要符合的都可以对接。再比如USB接口的应用更加广泛,外设更是应有尽有,具体例子可以参考文章《设计模式是什么鬼(初探)》

 

以上我们可以体会到接口的抽象是淋漓尽致的,实现是空无的,也就是说其方法都是无实现的。然而这样在某些场景下会存在一些问题,例如有时候我们在父类中只需抽象出一些方法,并且同时也有一些实体方法,以供子类直接继承,这怎么办?答案就是抽象类。举个例子,哺乳动物类,我们人类就是哺乳动物。

 

设计模式是什么鬼(模板方法)

什么?鲸鱼是哺乳类?是的,凡是喂奶的都是哺乳类,不要以为会游泳的都是鱼,会飞的都是鸟,蝙蝠同样是哺乳类,只不过是老鼠中的飞行员而已。

设计模式是什么鬼(模板方法)

既然如此这哺乳动物肯定是都能喂奶了,但是到底是跑还是游,或是飞呢还真不好说,但至少可以确认它们都是可以移动的。言归正传,我们开始定义哺乳动物抽象类。

 1public abstract class Mammal {
2
3    //既然是哺乳动物当然会喂奶了,但这里约束为只能母的喂奶
4    protected final void feedMilk(){
5        if(female){//如果是母的……
6            System.out.println("喂奶");
7        }else{//如果是公的……或者可以抛个异常出去。
8            System.out.println("公的不会");
9        }
10    }
11
12    //哺乳动物当然可以移动,但具体怎么移动还不知道。
13    public abstract void move();
14}

这里我们省略了female属性,其作用是为了控制喂奶行为,大家可以自行添加。可以看到的是,抽象类不同于接口,其自身是可以有具体实现的,也就是说抽象类是虚实结合的,虚部抽象行为,实部遗传给子类,虚虚实实,飘忽不定。OK,我们看下人、鲸、蝠的子类实现。

public class Human extends Mammal {

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("两条腿走路……");
    }

}
public class Whale extends Mammal {

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("游泳……");
    }

}
public class Bat extends Mammal {

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("用翅膀飞……");
    }

}

可以看到子类的各路实现都是自己独有的行为方式,而喂奶那个行为是不需要自己实现的,它是属于抽象哺乳类的共有行为,哺乳子类不能进行任何干涉。这便是接口与抽象的最大区别了,接口是虚的,抽象类可以有虚有实,接口不在乎实现类是什么,抽象类会延续其基因给子类。

其实到这里我们已经说了一大半了,理解了以上部分,剩下的部分就非常简单了,利用抽象类的这个特性,便有了“模板方法”。举例说明,我们做软件项目管理,按瀑布式简单来讲分为:需求分析、设计、编码、测试、发布,先不管是用何种方式去实现各个细节,我们就抽象成这五个步骤。

public abstract class PM {
    protected abstract void analyze();//需求分析
    protected abstract void design();//设计
    protected abstract void develop();//开发
    protected abstract boolean test();//测试
    protected abstract void release();//发布
}

那么问题来了,有个程序员在需求不明确或者设计不完善的情况下,一上来二话不说直接写代码,这样就会造成资源的浪费,后期改动太大还会影响项目进度。那么项目经理这时就应该规范一下这个任务流程,这里我们加入kickoff()方法实现。

 

 1public abstract class PM {
2    protected abstract void analyze();//需求分析
3    protected abstract void design();//设计
4    protected abstract void develop();//开发
5    protected abstract boolean test();//测试
6    protected abstract void release();//发布
7
8    protected final void kickoff(){
9        analyze();
10        design();
11        develop();
12        test();
13        release();
14    }
15}

这样就限制了整个项目周期的任务流程,注意这里要用final声明此方法子类不可以重写,只能乖乖的继承下去用。至于其他的抽象方法,子类可以自由发挥,比如测试方法test(),子类可以用人工测试,自动化测试,我们不care,我们是站在项目管理的抽象高度,只把控流程进度。这里甚至我们还可以加入一些逻辑如下。

 1public abstract class PM {
2    protected abstract void analyze();//需求分析
3    protected abstract void design();//设计
4    protected abstract void develop();//开发
5    protected abstract boolean test();//测试
6    protected abstract void release();//发布
7
8    protected final void kickoff(){
9        analyze();
10        design();
11        do {
12            develop();
13        } while (!test());//如果测试失败,则继续开发改Bug。
14        release();
15    }
16}

 

以下子类只需实现抽象方法,而不用实现固有的模板方法kickoff(),因为它已经被父类PM实现了,并且子类也不能进行重写。

 

1public class AutoTestPM extends PM{
2
3    @Override
4    protected void analyze() {
5        System.out.println("进行业务沟通,需求分析");     
6    }
7
8    //design();develop();test();release();实现省略
9}

至此,我们的模板方法就完成了,抽象类PM中的实方法kickoff()中,以某种逻辑编排调用了其他各个抽象方法,提供了一种固定模式的行为方式或是指导方针,以此达到虚实结合、柔中带刚、刚柔并济,灵活中不失规范的目的。

设计模式是什么鬼(模板方法)

当然大部分情况我们使用接口会多于抽象类,因为接口灵活啊,抽象类不允许多继承啊等等,其实我们还是要看应用场景,在某种无规矩不成方圆,或者规范比较明确的情况下抽象类的应用是有必要的,世间万物没有最好的,只有最合适的。

本文作者:凸凹