模板方法模式-封裝一套演算法流程

碼農充電站發表於2021-01-06

模式封裝演算法

公號：碼農充電站pro
主頁：https://codeshellme.github.io

今天來介紹模板方法模式（Template Method Design Pattern）。

1，製作飲料的過程

在這裡插入圖片描述

假如我們要製作兩種飲料：蘋果飲料和橙子飲料。這兩種飲料的製作流程如下：

蘋果飲料製作流程：
- 把蘋果榨成蘋果汁
- 將蘋果汁倒入杯中
- 向杯中倒入水
- 根據客戶喜好是否放入白糖
  - 喜歡則放入白糖，否則不放白糖
橙子飲料製作流程：
- 把橙子榨成橙汁
- 將橙汁倒入杯中
- 向杯中倒入水
- 根據客戶喜好是否放入白糖
  - 喜歡則放入白糖，否則不放白糖

2，模擬製作飲料

如果要模擬飲料的製作過程，按照最直接的想法，我們建立兩個類 AppleBeverage 和 OrangeBeverage 分別用於製作蘋果飲料和橙子飲料。

首先根據蘋果飲料的製作流程編寫 AppleBeverage 類：

class AppleBeverage {
    private boolean isSweet;

    public AppleBeverage(boolean isSweet) {
        this.isSweet = isSweet;
    }

    // 把蘋果榨成蘋果汁
    public void squeezeAppleJuice() {
        System.out.println("squeeze apple juice");
    }

    // 將蘋果汁倒入杯中
    public void appleJuiceToCup() {
        System.out.println("pour the apple juice into the cup");
    }

    // 向杯中倒入水
    public void waterToCup() {
        System.out.println("pour water into the cup");
    }

    // 向杯中倒入白糖
    public void sugarToCup() {
        System.out.println("pour sugar into the cup");
    }

    // 製作蘋果飲料
    public void makeAppleBeverage() {
        squeezeAppleJuice();
        appleJuiceToCup();
        waterToCup();

        if (isSweet) {
            sugarToCup();
        }
    }
}

再根據橙子飲料的製作流程編寫 OrangeBeverage 類：

class OrangeBeverage {
    private boolean isSweet;

    public OrangeBeverage(boolean isSweet) {
        this.isSweet = isSweet;
    }

    // 把橙子榨成橙汁
    public void squeezeOrangeJuice() {
        System.out.println("squeeze orange juice");
    }

    // 將橙汁倒入杯中
    public void orangeJuiceToCup() {
        System.out.println("pour the orange juice into the cup");
    }

    // 向杯中倒入水
    public void waterToCup() {
        System.out.println("pour water into the cup");
    }

    // 向杯中倒入白糖
    public void sugarToCup() {
        System.out.println("pour sugar into the cup");
    }

    // 製作橙子飲料
    public void makeOrangeBeverage() {
        squeezeOrangeJuice();
        orangeJuiceToCup();
        waterToCup();

        if (isSweet) {
            sugarToCup();
        }
    }
}

3，分析程式碼

可以看到上面兩個類的程式碼非常簡單，為了更加詳細的分析，我畫出了這兩個類的類圖：

在這裡插入圖片描述

我將這兩個類中的方法相同的部分用藍色標了出來，可以看到，這兩個類中的 waterToCup 和 sugarToCup 方法一模一樣，其它三個方法也是非常的相似。

這樣的程式碼顯然是沒有複用已有的程式碼。

4，改進程式碼

那麼，自然而然，我們可以將兩個類中相同的部分，抽象出來放入一個父類中，然後不同的部分讓子類去實現。

因此，我們可以編寫出父類，如下：

abstract class Beverage {
    protected boolean isSweet;

    // 榨果汁
    public abstract void squeezeJuice();
    
    // 將果汁倒入杯中
    public abstract void juiceToCup();
    
    // 向杯中倒入水
    public void waterToCup() {
        System.out.println("pour water into the cup");
    }

    // 向杯中倒入白糖
    public void sugarToCup() {
        System.out.println("pour sugar into the cup");
    }

    // 製作蘋果飲料
    public final void makeBeverage() {
        squeezeJuice();
        juiceToCup();
        waterToCup();
        
        // 根據喜好是否加白糖
        if (isSweet) {
            sugarToCup();
        }
    }
}

我們將所有相同的程式碼都抽取到了 Beverage 類中，相同的部分有：

isSweet 變數
waterToCup 方法
sugarToCup 方法
makeBeverage 方法

其中 makeBeverage 方法使用了 final 關鍵字來修飾，表示我們不希望子類去修改它。

不同的部分有：

squeezeJuice 方法
juiceToCup 方法

這兩個方法都是抽象方法，表示我們希望子類根據自己的需求去實現。最終在子類中呼叫 makeBeverage 方法時，makeBeverage 會依據多型性來呼叫正確的 squeezeJuice 和 juiceToCup 方法。

下面編寫 AppleBeverage 類：

class AppleBeverage extends Beverage {
    public AppleBeverage(boolean isSweet) {
        this.isSweet = isSweet;
    }

    public void squeezeJuice() {
        System.out.println("squeeze apple juice");
    }

    public void juiceToCup() {
        System.out.println("pour the apple juice into the cup");
    }
}

AppleBeverage 繼承了 Beverage，並且實現了 squeezeJuice 和 juiceToCup 方法。

再編寫 OrangeBeverage 類：

class OrangeBeverage extends Beverage {
    public OrangeBeverage(boolean isSweet) {
        this.isSweet = isSweet;
    }

    public void squeezeJuice() {
        System.out.println("squeeze orange juice");
    }

    public void juiceToCup() {
        System.out.println("pour the orange juice into the cup");
    }
}

OrangeBeverage 繼承了 Beverage，並且實現了 squeezeJuice 和 juiceToCup 方法。

經過改進後的程式碼類圖如下：

在這裡插入圖片描述