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模板設計模式之妙用及詳細介紹
模板方法設計模式是一種行為設計模式，它在父類中定義了一個算法的框架，允許子類在不改變算法結(jié)構(gòu)的情況下覆蓋算法的某些步驟。
模板方法設計模式的組成部分：
- 抽象類(Abstract Class): 定義了一系列的步驟（方法），并實現(xiàn)了一個模板方法。這個模板方法按順序執(zhí)行這些步驟。步驟中的一部分可能是抽象的，這些需要由子類提供具體實現(xiàn)。
- 具體類(Concrete Class): 繼承自抽象類，并實現(xiàn)了其抽象方法來完成特定的步驟。
模板方法設計模式的優(yōu)點：
- 固定算法的骨架，減少代碼冗余。
- 子類可以重新定義算法的某些特定步驟而不改變算法的結(jié)構(gòu)。
- 具體實現(xiàn)步驟被分離到子類中，保持高層次結(jié)構(gòu)的清晰和簡潔。
使用場景
1. 固定流程的算法
當算法具有固定的步驟流程，且個別步驟在不同情況下可能有所不同時，可以使用模板方法。例如，在數(shù)據(jù)處理中常見的“讀取-處理-寫入”流程。
2. 代碼復用
當多個類共享部分相同的邏輯，而這些邏輯的順序又是固定的，可以將共通邏輯移至一個抽象基類中，并通過模板方法暴露出需要子類實現(xiàn)的抽象步驟。
3. 控制子類擴展點
當希望控制子類的擴展行為，確保子類只能改變某些特定的部分時，可以通過模板方法來規(guī)范這些擴展點，防止子類破壞原有算法的結(jié)構(gòu)。
4. 鉤子方法的使用
在某些情況下，算法的步驟可以是可選的。通過引入鉤子（hook）方法，允許子類決定是否對某個步驟進行重寫或擴展。
5. 高層組件定義算法框架
在軟件架構(gòu)中，高層組件可能會定義整體的處理框架，而將具體的實現(xiàn)細節(jié)留給底層組件去完成。這樣可以更好地管理復雜系統(tǒng)中的代碼復雜度和維護性。
實際應用示例
- 軟件構(gòu)建過程： 編譯、鏈接、測試等步驟通常是固定的，但是對于不同類型的項目（如Java項目、C++項目），各個步驟的實現(xiàn)方式可能不同。
- Web頁面渲染： 頁面的加載通常遵循一定流程（如加載資源、渲染界面等），而具體每一步如何實現(xiàn)可能根據(jù)不同頁面有所差異。
- 游戲中的AI行為： 游戲AI可能有一系列固定的決策流程（如感知環(huán)境、制定策略、執(zhí)行動作），但是具體的策略和動作則由具體模型實現(xiàn)。
代碼示例
假設我們有一個游戲應用程序，其中有一系列的游戲，每個游戲都有啟動、玩和結(jié)束的標準流程。這個流程可以用模板方法設計模式來表示。
// 抽象類，代表游戲的通用模板
abstract class Game {
// 模板方法，定義了游戲的運行流程
final void playGame() {
initialize();
startPlay();
endPlay();
}
// 初始化游戲
abstract void initialize();
// 開始玩游戲
abstract void startPlay();
// 結(jié)束游戲
abstract void endPlay();
}
// 具體類，代表足球游戲
class FootballGame extends Game {
@Override
void initialize() {
System.out.println("Football Game Initialized! Start playing.");
}
@Override
void startPlay() {
System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!");
}
@Override
void endPlay() {
System.out.println("Football Game Finished!");
}
}
// 具體類，代表籃球游戲
class BasketballGame extends Game {
@Override
void initialize() {
System.out.println("Basketball Game Initialized! Start playing.");
}
@Override
void startPlay() {
System.out.println("Basketball Game Started. Enjoy the game!");
}
@Override
void endPlay() {
System.out.println("Basketball Game Finished!");
}
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