模板方法模式，從網站登入開始說起

平頭哥的技術博文發表於2019-09-25
模式網站

現在的網際網路上，想必每個網站都有登入功能，拿我們技術人員常逛的技術網站CSDN、掘金、部落格園等為例，它們都有登入功能，而且它們的登入流程都差不多，如果我們把這些網站的登入流程用程式碼模擬出來，該怎麼弄呢？

在模擬流程之前，先來分析這個登入流程，其實不管哪個網站，登入流程都是以下四步：

  • 1、跳轉到登入頁面
  • 2、輸入使用者名稱和密碼
  • 3、點選登入按鈕
  • 4、跳轉到首頁

我們就照著這個流程來用程式碼來模擬網站登入的過程，我們以 CSDN、掘金為例。

模擬 CSDN 登入
/**
 * 模擬csdn登入
 */
public class CsdnLogin {
    // 第一步：獲取登入頁面
    public void getLoginPage(){
        System.out.println("跳轉到csdn登入頁面...");
    }
    // 第二步：設定使用者名稱密碼
    public void setUserAndPass(){
        System.out.println("設定好了csdn的使用者名稱和密碼...");
    }
    // 第三步：點選登入
    public void clickLogin(){
        System.out.println("點選了csdn的登入按鈕...");
    }
    // 進入主頁
    public void home(){
        System.out.println("歡迎來到CSDN社群...");
    }
}
複製程式碼
模擬掘金登入
/**
 * 模擬掘金登入
 */
public class JuejinLogin {
    // 第一步：獲取登入頁面
    public void getLoginPage(){
        System.out.println("跳轉到掘金登入頁面...");
    }
    // 第二步：設定使用者名稱密碼
    public void setUserAndPass(){
        System.out.println("設定好了掘金的使用者名稱和密碼...");
    }
    // 第三步：點選登入
    public void clickLogin(){
        System.out.println("點選了掘金的登入按鈕...");
    }
    // 進入主頁
    public void home(){
        System.out.println("歡迎來到掘金社群...");
    }
}
複製程式碼
測試類
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("--------模擬登入到csdn--------");
        System.out.println("");
        CsdnLogin csdn = new CsdnLogin();
        csdn.getLoginPage();
        csdn.setUserAndPass();
        csdn.clickLogin();
        csdn.home();
        System.out.println("");

        System.out.println("--------模擬登入到掘金--------");
        System.out.println("");
        JuejinLogin juejin = new JuejinLogin();
        juejin.getLoginPage();
        juejin.setUserAndPass();
        juejin.clickLogin();
        juejin.home();
    }
}

複製程式碼
測試結果

模板方法模式，從網站登入開始說起
從測試結果來看，我們的設計和實現都沒有一點問題，在這裡CSDN、掘金都有自己的控制流程，那如果我一不小心把juejin.clickLogin();寫到了juejin.setUserAndPass();的前面，那我的登入豈不是失敗了？仔細想想，CSDN、掘金登入流程都是一樣的，那我們能不能把這個流程固定到一個方法中，讓它變成一個不可變的標準流程呢？也許這是可行的，我們使用一種新的設計模式，叫做模板方法模式。先一起來簡單瞭解一下模板方法模式。

模板方法模式的定義

在一個方法中定義一個演算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中，模板方法使得子類可以在不改變演算法結構的情況下，重新定義演算法中的某些步驟。

模板方法模式的通用類圖

模板方法模式，從網站登入開始說起
模板方法模式相對其他模式來說比較簡單，模板方法模式就涉及到兩個角色：

  • AbstractClass：抽象類
  • ConcreteClass：具體的實現類

我們用模板方法模式來重新設計我們的模擬登入過程， 我們按照AbstractClass的規則來實現模擬登入的模板抽象類LoginTemplate，LoginTemplate類的具體設計如下：

/**
 * 模板方法模式－抽象類
 */
public abstract class LoginTemplate {

     abstract void getLoginPage();

     abstract void setUserAndPass();

     abstract void clickLogin();

     abstract void home();

    /**
     * 在模板中定義了一個執行方法
     * 這個方法會按照我麼需要的順序去執行
     */
    public final void login(){
        getLoginPage();
        setUserAndPass();
        clickLogin();
        home();
        System.out.println("");
    }
}
複製程式碼

我們將登入涉及到的四個方法抽到到這個中，並且定義了一個模板方法login(),模板方法中的定義好了執行的順序，需要特別注意的地方是模板方法使用了final修飾，這樣做的目的是防止子類重寫改變執行的順序。

ConcreteClass類是具體的實現，我們需要定義兩個ConcreteClass類，Csdn、JueJin類是我們的具體實現，這兩個類的具體實現跟上面的邏輯跟我們最開始設計的差不多，Csdn、JueJin類的具體實現如下：

public class Csdn extends LoginTemplate {
    @Override
    public void getLoginPage() {
        System.out.println("跳轉到csdn登入頁面...");
    }

    @Override
    public void setUserAndPass() {
        System.out.println("設定好了csdn的使用者名稱和密碼...");
    }

    @Override
    public void clickLogin() {
        System.out.println("點選了csdn的登入按鈕...");
    }

    @Override
    public void home() {
        System.out.println("歡迎來到CSDN社群...");
    }
}
複製程式碼
public class JueJin extends LoginTemplate {
    @Override
    public void getLoginPage() {
        System.out.println("跳轉到掘金登入頁面...");
    }

    @Override
    public void setUserAndPass() {
        System.out.println("設定好了掘金的使用者名稱和密碼...");
    }

    @Override
    public void clickLogin() {
        System.out.println("點選了掘金的登入按鈕...");
    }

    @Override
    public void home() {
        System.out.println("歡迎來到掘金社群...");
    }
}
複製程式碼

重新編寫我們的測試類App，測試類的具體程式碼如下：

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 模擬csdn登入
        LoginTemplate csdn = new Csdn();
        // 呼叫模板方法
        csdn.login();
        
        // 模擬掘金登入
        LoginTemplate juejin = new JueJin();
        juejin.login();
    }
}

複製程式碼

測試結果：

模板方法模式，從網站登入開始說起
使用模板方法模式之後，給我們模擬登入帶來了哪些好處？我總結了一下，使用模板方法模式帶來了如下好處：

  • LoginTemplate類主導一切，它有一個保護login()方法控制著整個登入流程
  • 控制順序方法只存在一個地方，如果需要修改的話，比較方便，如果需要新增在登入前進行機器人驗證，我們只需要在clickLogin()新增一個verify()方法，然後子類做具體實現就好，保證了這個流程不會出錯。
  • 子類只需要專注於實現就好，子類不需要管執行流程

從我們的網站登入案例中，可以看出模板方法模式確實給我們帶來了不少的好處，一起來總結一下模板方法模式的優缺點吧。

模板方法模式的優點

  • 封裝不可變部分，擴充套件可變部分
  • 提取公共程式碼，便於維護
  • 行為由父類控制，子類實現

模板方法模式的缺點

  • 對每個不同的實現都需要定義一個子類，這會導致類的個數增加，系統更加龐大，設計也更加抽象
  • 父類中的抽象方法由子類實現，子類執行的結果會影響父類的結果，這導致一種反向的控制結構，它提高了程式碼閱讀的難度

最後多少一句，JDK 中的Collections.sort()方法就是用模板方法來排序的，有興趣的可以去深入瞭解一下。

最後

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