模板方法模式也是一种常用的设计模式,它属于行为性设计模式。它的定义是: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构的情况下,重新定义算法中的某些步骤。

场景

一般周末早上起来比较晚,就不会出去买早点吃,可能就会泡一桶方便面或酸辣粉或淮南牛肉汤。泡方便面或酸辣粉的步骤是一样的,首先需要准备开水,然后用开水泡方便面或酸辣粉,接下来加入自己的调料包,最后泡上2~3分钟就行了。这中间有两个步骤完全一致(准备开水、泡2~3分钟)、有两个步骤类似(泡食材、加入各自调料包)。

对于上面的场景,我们可以定义一个泡方便面或酸辣粉的算法。这个算法非常简单,4个步骤

  • 准备开水

  • 泡食材(方便面或酸辣粉)

  • 加调料(方便面、酸辣粉有自己的调料包)

  • 在开水中浸泡2~3分钟

现在,我们用模板方法模式来完成上述需求。

首先,定义一个抽象类,抽象类里定义具体的算法,以及各个步骤。

abstract class Breakfast
{
    final public function prepare () {
        $this->boilWater();
        $this->brew();
        $this->addSeasoning();  
        $this->wait();
    }
    
    public function boilWater ()
    {
        echo '准备开水' . PHP_EOL;
    }
    
    // 泡食材
    abstract public function brew ();
    
    // 加调料
    abstract public function addSeasoning ();
    
    public function wait ()
    {
        echo '等待2~3分钟' . PHP_EOL;
    }
}

prepare方法里就是具体的算法,给这个方法加上final是防止该方法被重写。另外,你可以看到这里面有两个抽象方法,需要后代去自行完成。

接下来,我们来完成方便面及酸辣粉的类。这两个类需继承Breakfast,然后完成抽象方法。

class Noodle extends Breakfast
{
    public function brew ()
    {
        echo '加入方便面' . PHP_EOL;
    }
    public function addSeasoning ()
    {
        echo '加入方便面的调料包' . PHP_EOL;
    }
}

class Powder extends Breakfast
{
    public function brew ()
    {
        echo '加入酸辣粉' . PHP_EOL;
    }
    public function addSeasoning ()
    {
        echo '加入酸辣粉的调料包' . PHP_EOL;
    }
}

上述的例子就是一个典型的模板方法模式,父类里定义算法骨架,子类完成算法中的一些步骤。

钩子

上述的例子,体现了模板方法模式中一个常用场景:复用。除了复用外,模板方法模式还是一个重要的应用——扩展。

模板方法模式是通过钩子来实现扩展的。钩子是一种声明在抽象类中的方法,但只有空的或默认的实现。钩子的存在,让子类有能力对算法不同点进行挂钩。要不要挂钩,由子类自己决定。

下面我们继续通过例子来讲解钩子的使用,一般我吃泡面的时候,会加火腿或鸡蛋。加火腿和鸡蛋这个是不确定的,所以我们可以钩子,让子类自己决定要不要加火腿或鸡蛋。

修改Breakfast.php

abstract class Breakfast
{
    final public function prepare () {
        $this->boilWater();
        $this->brew();
        $this->addSeasoning();
        $this->hook();
        $this->wait();
    }
    
    
    // 省略部分方法
    
    
    // 默认不做任何事情
    public function hook () :void
    {}
}

修改Noodle.php,重写hook方法

public function hook(): void
{
    echo '加入火腿和鸡蛋' . PHP_EOL;
}

模板方法模式与回调函数

php中有许多的函数用了类似模板方法模式或策略模式的思想,比如sort()函数,它封装了排序的算法,但是具体的排序规则,由回调函数去完成。通过回调函数就不用去创建抽象类以及子类了,大大的减少了代码量。

模板方法模式与工厂方法模式、策略模式的关系

工厂方法模式时模板方法模式一个特殊的形式。

模板方法基于继承机制: 它允许你通过扩展子类中的部分内容来改变部分算法。

策略模式基于组合机制: 你可以通过对相应行为提供不同的策略来改变对象的部分行为。

模板方法在类层次上运作, 因此它是静态的。 策略在对象层次上运作, 因此允许在运行时切换行为。

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