Java中策略模式和模板方法模式的案例分析

小編給大家分享一下Java中策略模式和模板方法模式的案例分析，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

策略模式

簡介

策略模式（Strategy Pattern）屬于對象的行為模式。其用意是針對一組算法，將每一個算法封裝到具有共同接口的獨立的類中，從而使得它們可以相互替換。策略模式使得算法可以在不影響到客戶端的情況下發生變化。
其主要目的是通過定義相似的算法，替換if else 語句寫法，并且可以隨時相互替換。

策略模式主要由這三個角色組成，環境角色(Context)、抽象策略角色(Strategy)和具體策略角色(ConcreteStrategy)。

• 環境角色(Context)：持有一個策略類的引用，提供給客戶端使用。

• 抽象策略角色(Strategy)：這是一個抽象角色，通常由一個接口或抽象類實現。此角色給出所有的具體策略類所需的接口。

• 具體策略角色(ConcreteStrategy)：包裝了相關的算法或行為。

示例圖如下:

這里為了方便理解，我們就拿剛學習Java的時候使用計算方法來說吧。
在使用計算器進行計算的時候，會經常用到加減乘除方法。如果我們想得到兩個數字相加的和，我們需要用到“+”符號，得到相減的差，需要用到“-”符號等等。雖然我們可以通過字符串比較使用if/else寫成通用方法，但是計算的符號每次增加，我們就不得不加在原先的方法中進行增加相應的代碼，如果后續計算方法增加、修改或刪除，那么會使后續的維護變得困難。
但是在這些方法中，我們發現其基本方法是固定的，這時我們就可以通過策略模式來進行開發，可以有效避免通過if/else來進行判斷，即使后續增加其他的計算規則也可靈活進行調整。

首先定義一個抽象策略角色，并擁有一個計算的方法。

interface CalculateStrategy {
   int doOperation(int num1, int num2);
}

然后再定義加減乘除這些具體策略角色并實現方法。

那么代碼如下:

class OperationAdd implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 + num2;
   }
}
class OperationSub implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 - num2;
   }
}
class OperationMul implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 * num2;
   }
}
class Operationp implements CalculateStrategy {
   @Override   public int doOperation(int num1, int num2) {
          return num1 / num2;
   }
}

最后在定義一個環境角色，提供一個計算的接口供客戶端使用。
代碼如下:

class  CalculatorContext {
    private CalculateStrategy strategy;
    public CalculatorContext(CalculateStrategy strategy) {
            this.strategy = strategy;
    }    
    public int executeStrategy(int num1, int num2) {
            return strategy.doOperation(num1, num2);
    }
}

編寫好之后，那么我們來進行測試。
測試代碼如下:

    public static void main(String[] args) {
          int a=4,b=2;
          CalculatorContext context = new CalculatorContext(new OperationAdd());    
          System.out.println("a + b = "+context.executeStrategy(a, b));
     
          CalculatorContext context2 = new CalculatorContext(new OperationSub());      
          System.out.println("a - b = "+context2.executeStrategy(a, b));
     
          CalculatorContext context3 = new CalculatorContext(new OperationMul());    
          System.out.println("a * b = "+context3.executeStrategy(a, b));
    
          CalculatorContext context4 = new CalculatorContext(new Operationp());    
          System.out.println("a / b = "+context4.executeStrategy(a, b));
}

輸出結果:

a + b = 6
a - b = 2
a * b = 8
a / b = 2

策略模式優點：

擴展性好，可以在不修改對象結構的情況下，為新的算法進行添加新的類進行實現；
靈活性好，可以對算法進行自由切換；

策略模式缺點：

使用策略類變多，會增加系統的復雜度。；
客戶端必須知道所有的策略類才能進行調用；

使用場景：

如果在一個系統里面有許多類，它們之間的區別僅在于它們的行為，那么使用策略模式可以動態地讓一個對象在許多行為中選擇一種行為；
一個系統需要動態地在幾種算法中選擇一種;
如果一個對象有很多的行為，如果不用恰當的模式，這些行為就只好使用多重的條件選擇語句來實現;

模板模式

簡介

模板模式（Template Pattern）中，一個抽象類公開定義了執行它的方法的方式/模板。它的子類可以按需要重寫方法實現，但調用將以抽象類中定義的方式進行。 這種類型的設計模式屬于行為型模式。定義一個操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中。

模板模式，其主要的的思想就是做一個模板，提供給客戶端進行調用。除去生活中我們經常用到的簡歷模板、合同模板等等，Java中也有很經典的模板使用，那就是Servlet，HttpService類提供了一個service()方法，這個方法調用七個do方法中的一個或幾個，完成對客戶端調用的響應。這些do方法需要由HttpServlet的具體則由子類提供。

模板模式主要由抽象模板(Abstract Template)角色和具體模板(Concrete Template)角色組成。

• 抽象模板(Abstract Template): 定義了一個或多個抽象操作，以便讓子類實現。這些抽象操作叫做基本操作，它們是一個頂級邏輯的組成步驟;定義并實現了一個模板方法。這個模板方法一般是一個具體方法，它給出了一個頂級邏輯的骨架，而邏輯的組成步驟在相應的抽象操作中，推遲到子類實現。頂級邏輯也有可能調用一些具體方法。

• 具體模板(Concrete Template): 實現父類所定義的一個或多個抽象方法，它們是一個頂級邏輯的組成步驟;每一個抽象模板角色都可以有任意多個具體模板角色與之對應，而每一個具體模板角色都可以給出這些抽象方法（也就是頂級邏輯的組成步驟）的不同實現，從而使得頂級邏輯的實現各不相同。

示例圖如下:

這里為了方便理解，我們依舊使用一個簡單的示例來加以說明。
我們以前在玩魂斗羅、雙截龍、熱血物語、忍者神龜等等游戲的時候，都需要在小霸王游戲機上插卡，然后啟動游戲才能玩，其中魂斗羅這種游戲，啟動游戲之后就可以直接玩了，但是忍者神龜這種游戲則在啟動游戲之后，需要選擇其中一個角色才能開始玩。那么我們可以根據這個場景寫出一個通用的模板，主要包含啟動游戲，玩游戲，結束游戲這幾個必須實現的方法，選擇人物這個方法改成可選。

那么這個抽象類的代碼如下:

abstract class  Game{    
    //啟動游戲    
    protected abstract void  runGame();    
    //選擇人物    
    protected  void choosePerson() {};    
    //開始玩游戲    
    protected abstract void startPlayGame();    
    //結束游戲    
    protected abstract void endPlayGame();    
    //模板方法    
    public final void play() {
        runGame();
        choosePerson();
        startPlayGame();
        endPlayGame();
    }
    
}

定義好該抽象類之后，我們再來定義具體模板實現類。這里定義兩個游戲類，一個是魂斗羅，一個忍者神龜。

那么代碼如下:

class ContraGame extends Game{   @Override   protected void runGame() {
       System.out.println("啟動魂斗羅II...");
   }   
@Override   protected void startPlayGame() {
          System.out.println("1P正在使用S彈打aircraft...");
   }   
@Override   protected void endPlayGame() {
          System.out.println("1P被流彈打死了，游戲結束！");
   }
}
class TMNTGame extends Game{
   @Override   protected void runGame() { 
         System.out.println("啟動忍者神龜III...");
   }   
   @Override   protected void choosePerson() {       System.out.println("1P選擇了Raph ！");
   }   
   @Override   protected void startPlayGame() {
          System.out.println("Raph正在使用絕技 “火箭頭槌” ");
   }   
   @Override   protected void endPlayGame() {
          System.out.println("Raph 掉進井蓋里死了，游戲結束了！ ");
   }
}

最后再來進行測試，測試代碼如下:

public static void main(String[] args) {
       Game game = new ContraGame();
       game.play();
       System.out.println();
       game = new TMNTGame();
       game.play();

}

輸出結果:

啟動魂斗羅II...1P正在使用S彈打aircraft...1P被流彈打死了，游戲結束！

啟動忍者神龜III...1P選擇了Raph ！
Raph正在使用絕技 “火箭頭槌” 
Raph 掉進井蓋里死了，游戲結束了！

模板模式優點：

擴展性好，對不變的代碼進行封裝，對可變的進行擴展；
可維護性好，因為將公共代碼進行了提取，使用的時候直接調用即可；

模板模式缺點：

因為每一個不同的實現都需要一個子類來實現，導致類的個數增加，會使系統變得復雜；

使用場景：

有多個子類共有邏輯相同的方法；
重要的、復雜的方法，可以考慮作為模板方法。

注意事項：

為防止惡意操作，一般模板方法都加上 final 關鍵詞！

看完了這篇文章，相信你對Java中策略模式和模板方法模式的案例分析有了一定的了解，想了解更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！