设计模式详解(十一):模板方法——Template Method

Template Method 设计模式

1. 概述

Template Method 是一种行为设计模式,它定义了一个算法的框架,并允许子类在不改变算法结构的前提下重新定义算法中的某些步骤。

Template Method 模式中:

  • 父类(抽象类)定义了算法的骨架(模板方法),包括一系列步骤。
  • 子类可以覆盖其中的某些步骤,而不改变整体的流程。

Template Method 的定义

Template Method 模式是一种将算法的步骤结构固定下来的设计模式,通过一个模板方法(Template Method)定义算法的执行顺序,同时将部分步骤的实现延迟到子类中去完成。通俗来说,就是定义一个通用的流程框架,并允许子类根据需要填充其中的具体步骤。

模式的好处

  1. 代码复用:将通用的算法框架抽取到父类中,减少代码重复。
  2. 易于扩展:子类可以覆盖父类中的某些步骤,满足不同的业务需求,而不影响整体流程。
  3. 符合开闭原则:对扩展开放,对修改关闭,算法的整体结构不会轻易被改变。

适用场景

  1. 当多个子类之间存在相同的操作流程,但部分步骤的实现不同。
  2. 需要将算法的具体实现延迟到子类中,同时保持整体的逻辑结构一致。
  3. 需要复用算法的骨架,同时允许子类进行定制化操作。

UML 类图

AbstractClass
+templateMethod()
-step1()
-step2()
+optionalStep()
ConcreteClass
+step1()
+step2()

解释

  • AbstractClass 是抽象类,定义了 templateMethod,它调用了一系列步骤(step1, step2 等)。
  • ConcreteClass 是子类,实现了抽象类中定义的具体步骤。

2. 代码示例

2.1 基本示例

以下是一个简单的 Template Method 示例:

// 抽象类
abstract class TemplateMethod {// 模板方法public final void execute() {step1();step2();optionalStep();}// 基本步骤,由子类实现abstract void step1();abstract void step2();// 可选步骤,提供默认实现void optionalStep() {System.out.println("执行可选步骤");}
}// 具体实现类
class ConcreteClassA extends TemplateMethod {@Overridevoid step1() {System.out.println("ConcreteClassA: 执行步骤1");}@Overridevoid step2() {System.out.println("ConcreteClassA: 执行步骤2");}
}class ConcreteClassB extends TemplateMethod {@Overridevoid step1() {System.out.println("ConcreteClassB: 执行步骤1");}@Overridevoid step2() {System.out.println("ConcreteClassB: 执行步骤2");}@Overridevoid optionalStep() {System.out.println("ConcreteClassB: 重写了可选步骤");}
}// 客户端代码
public class TemplateMethodDemo {public static void main(String[] args) {TemplateMethod templateA = new ConcreteClassA();TemplateMethod templateB = new ConcreteClassB();System.out.println("执行 ConcreteClassA:");templateA.execute();System.out.println("\n执行 ConcreteClassB:");templateB.execute();}
}

输出结果

执行 ConcreteClassA:
ConcreteClassA: 执行步骤1
ConcreteClassA: 执行步骤2
执行可选步骤执行 ConcreteClassB:
ConcreteClassB: 执行步骤1
ConcreteClassB: 执行步骤2
ConcreteClassB: 重写了可选步骤

3. Android 中的应用

3.1 RecyclerView.Adapter

RecyclerView.Adapter 是一个典型的 Template Method 设计模式的应用。

  • onCreateViewHolder():创建 ViewHolder。
  • onBindViewHolder():绑定数据到 ViewHolder。
  • getItemCount():返回数据项数量。

Adapter 定义了完整的数据绑定流程,但子类负责实现各个具体步骤。

代码示例
public class MyAdapter extends RecyclerView.Adapter<MyAdapter.ViewHolder> {private List<String> data;public MyAdapter(List<String> data) {this.data = data;}@Overridepublic ViewHolder onCreateViewHolder(ViewGroup parent, int viewType) {View view = LayoutInflater.from(parent.getContext()).inflate(android.R.layout.simple_list_item_1, parent, false);return new ViewHolder(view);}@Overridepublic void onBindViewHolder(ViewHolder holder, int position) {holder.textView.setText(data.get(position));}@Overridepublic int getItemCount() {return data.size();}// ViewHolder 内部类public static class ViewHolder extends RecyclerView.ViewHolder {TextView textView;public ViewHolder(View itemView) {super(itemView);textView = itemView.findViewById(android.R.id.text1);}}
}

3.2 Activity 生命周期

Android 中 Activity 的生命周期回调函数也是 Template Method 模式的体现。

  • onCreate():Activity 被创建时调用。
  • onStart():Activity 即将可见时调用。
  • onResume():Activity 变为可交互状态时调用。

开发者在这些生命周期方法中实现具体逻辑,而 Activity 类则定义了整个流程。

3.3 Fragment 生命周期

Fragment 的生命周期同样是一个典型的 Template Method 模式的应用。

  • onAttach():Fragment 与 Activity 绑定时调用。
  • onCreateView():创建 Fragment 视图时调用。
  • onDestroyView():销毁视图时调用。

通过覆写这些方法,开发者可以根据需求自定义 Fragment 的行为。


4. 小结

Template Method 模式在 Android 中十分常见,通过它可以:

  • 把算法的结构封装在父类中,保持代码复用性。
  • 允许子类根据具体需求实现不同的步骤,增强灵活性。

关键点

  1. 定义模板方法(templateMethod),确保算法的整体流程。
  2. 将具体的步骤延迟到子类实现。

通过本文的示例,我们了解了 Template Method 设计模式在 Android 中的实际应用,如 RecyclerView.AdapterActivity 生命周期Fragment 生命周期。这种模式有助于代码的扩展和维护,符合开闭原则(对扩展开放,对修改关闭)。


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