Java 设计模式--模板方法(Template Method)

在星巴兹咖啡有着严格的咖啡冲泡法和茶冲泡法，分别如下：
星巴兹咖啡冲泡法：
1. 把水煮沸
2. 用沸水冲泡咖啡
3. 把咖啡倒进杯子
4. 加糖和牛奶

星巴兹茶冲泡法
1. 把水煮沸
2. 用沸水浸泡茶叶
3. 把茶倒进杯子
4. 加柠檬

让我们用伪代码来实现上述的步骤
星巴兹咖啡冲泡法

public class Coffee {
    public void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brewCoffeeGrinds();
        pourInCup();
        addSugarAndMilk();
    }

    private void addSugarAndMilk() {
        System.err.println("addSugarAndMilk");
    }

    private void pourInCup() {
        System.err.println("pourInCup");
    }

    private void brewCoffeeGrinds() {
        System.err.println("brewCoffeeGrinds");
    }

    private void boilWater() {
        System.err.println("boilWater");
    }
}

星巴兹茶冲泡法

public class Tea {
    public void prepareRecipe() {
        boilWater();
        steepTeaBag();
        pourInCup();
        AddLemon();
    }

    private void AddLemon() {
        System.err.println("AddLemon");
    }

    private void pourInCup() {
        System.err.println("pourInCup");
    }

    private void steepTeaBag() {
        System.err.println("steepTeaBag");
    }

    private void boilWater() {
        System.err.println("boilWater");
    }
}

在上述代码中，我们发现了一些重复代码，这表示我们要清理一下设计了。
1. prepareRecipe 在每个类中都不一样，所以定义成抽象方法；
2. boilWater 和 pourInCup 方法被两个子类所共享，所以被定义在超类中；
3. 无论是冲泡咖啡还是浸泡茶叶，差异都不大，都使用 brew 代替，
4. 加糖还是加柠檬都是加调料，差异都不大，都是用 addCondiments.
经上述的修改，我们需要定义一个超类，此类中有一个抽象方法 prepareRecipe 来处理茶和咖啡，同时因为茶和咖啡的冲泡方法不一样，所以冲泡方法由各自的类实现，所以在超类中还有两个抽象方法 brew 和 addCondiments。
咖啡因饮料的超类

public abstract class CoffeineBeverage {
    /**
     * 声明为 final 是不希望子类覆盖这个方法，而把方法内部的调用次序重写
     */
    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    private void boilWater() {
        System.err.println("boilWater");
    }

    protected abstract void brew();

    private void pourInCup() {
        System.err.println("pourInCup");
    }

    protected abstract void addCondiments();

}

再来看看咖啡和茶类

public class Coffee extends CoffeineBeverage{
    @Override
    protected void brew() {
        System.err.println("coffee brew");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.err.println("coffee addCondiments");
    }
}

public class Tea extends  CoffeineBeverage{
    @Override
    protected void brew() {
        System.err.println("Tea brew");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.err.println("Tea addCondiments");
    }
}

至此，代码的清理工作就结束了，让我们来初步认识模板方法，
prepareRecipe 就是我们的模板方法，因为它本身就是一个方法；其次它作为一个方法的模板，在这个模板中，算法内的每一个步骤都被一个方法代表，某些方法是由超类完成的，有些方法是由子类完成的，而由子类实现的方法被定义为抽象。所以超类专注于算法本身，而由子类提供算法实现。

模板方法模式定义
模板方法模式是类的行为模式。在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结果的情况下，重新定义算法中的某些步骤。
模板方法模式是所有模式中最为常见的几个模式之一，是基于继承的代码复用的基本技术。
模板方法模式需要开发抽象类和具体子类的设计师之间的协作。一个设计师负责给出一个算法的轮廓和骨架，另一些设计师则负责给出这个算法的各个逻辑步骤。代表这些具体逻辑步骤的方法称做基本方法(primitive method)；而将这些基本方法汇总起来的方法叫做模板方法(template method)，这个设计模式的名字就是从此而来。
模板方法所代表的行为称为顶级行为，其逻辑称为顶级逻辑。模板方法模式的静态结构图如下所示：

　　这里写图片描述
这里涉及到两个角色：
1. 抽象模板(Abstract Template)角色有如下责任：
* 定义了一个或多个抽象操作，以便让子类实现。这些抽象操作叫做基本操作，它们是一个顶级逻辑的组成步骤。
* 定义并实现了一个模板方法。这个模板方法一般是一个具体方法，它给出了一个顶级逻辑的骨架，而逻辑的组成步骤在相应的抽象操作中，推迟到子类实现。顶级逻辑也有可能调用一些具体方法。
2. 具体模板(Concrete Template)角色又如下责任：
* 实现父类所定义的一个或多个抽象方法，它们是一个顶级逻辑的组成步骤。
* 每一个抽象模板角色都可以有任意多个具体模板角色与之对应，而每一个具体模板角色都可以给出这些抽象方法（也就是顶级逻辑的组成步骤）的不同实现，从而使得顶级逻辑的实现各不相同。

模板方法模式中的方法
1. 模板方法
一个模板方法是定义在抽象类中的，把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。一个抽象类可以有任意多个模板方法，而不限于一个。每一个模板方法都可以调用任意多个具体方法。
2. 基本方法
基本方法又可以分为三种：抽象方法(Abstract Method)、具体方法(Concrete Method)和钩子方法(Hook Method)。
* 抽象方法：一个抽象方法由抽象类声明，由具体子类实现。在Java语言里抽象方法以abstract关键字标示。
* 具体方法：一个具体方法由抽象类声明并实现，而子类并不实现或置换。
* 钩子方法：一个钩子方法由抽象类声明并实现，而子类会加以扩展。通常抽象类给出的实现是一个空实现，作为方法的默认实现。
3. 默认钩子方法
* 一个钩子方法常常由抽象类给出一个空实现作为此方法的默认实现。这种空的钩子方法叫做“Do Nothing Hook”。显然，这种默认钩子方法在缺省适配模式里面已经见过了，一个缺省适配模式讲的是一个类为一个接口提供一个默认的空实现，从而使得缺省适配类的子类不必像实现接口那样必须给出所有方法的实现，因为通常一个具体类并不需要所有的方法。
* 命名规则是设计师之间赖以沟通的管道之一，使用恰当的命名规则可以帮助不同设计师之间的沟通。钩子方法的名字应当以do开始，这是熟悉设计模式的Java开发人员的标准做法。在上面的例子中，钩子方法hookMethod()应当以do开头；

Java 设计模式--模板方法(Template Method)

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