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Java模板方法的使用方式有哪些

更新时间：2023-12-20

Java模板方法的概念

Java模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式。在模板方法模式中，一个超类定义了一组操作，其中部分的实现是由其子类完成。此时，子类可以在不改变顶级算法的情况下重新定义算法的某个步骤。

利用模板方法模式可以使得系统更加稳定且容易维护。模板方法模式的主要原则是将不变的行为放到父类中，将可变的行为放到子类中，以达到代码复用的目的。

public abstract class Game {

   abstract void initialize();
   abstract void startPlay();
   abstract void endPlay();

   public final void play(){

      initialize();

      startPlay();

      endPlay();
   }
}

在上述代码中，我们定义了一个抽象游戏类，并在其中实现了模板方法play()。在play()方法中，我们先调用initialize()方法，然后调用startPlay()方法，最后调用endPlay()方法。这些方法是抽象的，由继承该类的子类负责实现。这样就可以实现一个通用的游戏流程。

模板方法的使用方式

模板方法模式在实际应用中有很多使用方式。下面，我们分别介绍几种常见的使用方式。

1. 基于注解的模板方法实现

我们可以通过注解的方式，在模板方法中标注出需要被子类实现的方法。这样可以更加明确地指出哪些方法是必须要被实现的。

public abstract class Game {
   
   @MethodToBeImplemented
   abstract void initialize();

   @MethodToBeImplemented
   abstract void startPlay();

   @MethodToBeImplemented
   abstract void endPlay();

   public final void play(){
   
       try {
           Method[] methods = this.getClass().getDeclaredMethods();
           for(Method method : methods){
               if(method.isAnnotationPresent(MethodToBeImplemented.class)){
                   method.invoke(this, null);
               }
           }
       } catch (Exception ex) {
           ex.printStackTrace();
       }
       
   }
}


public class Chess extends Game {

   @Override
   void initialize() {
      System.out.println("Chess Initialized.");
   }

   @Override
   void startPlay() {
      System.out.println("Chess Started.");
   }

   @Override
   void endPlay() {
      System.out.println("Chess Finished.");
   }
}

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MethodToBeImplemented {
}

在上述代码中，我们定义了一个抽象游戏类Game，并在其中使用了注解@MethodToBeImplemented标注出需要被子类实现的方法。在play()方法中，我们通过反射获取子类中被标注的方法，并依次调用。在子类Chess中，我们只需要实现被标注的方法即可。

2. 模板方法与策略模式的结合

我们可以将模板方法与策略模式结合起来使用。在模板方法中可以嵌入一个策略模式的实现，以增强其灵活性。

public abstract class Game {
   
   abstract void initialize();
   abstract void startPlay();
   abstract void endPlay();
   
   public final void play(GameAlgorithm gameAlgorithm){
   
      initialize();
   
      startPlay();
   
      gameAlgorithm.algorithm(this);
   
      endPlay();
   }
}

public interface GameAlgorithm {
   public void algorithm(Game game);
}

public class ChessAlgorithm implements GameAlgorithm {
   
   public void algorithm(Game game) {
      System.out.println("Chess Algorithm.");
   }
}

public class Chess extends Game {
   
   void initialize() {
      System.out.println("Chess Initialized.");
   }
   
   void startPlay() {
      System.out.println("Chess Started.");
   }
   
   void endPlay() {
      System.out.println("Chess Finished.");
   }
}

public static void main(String[] args) {
   Chess chess = new Chess();
   chess.play(new ChessAlgorithm());
}

在上述代码中，我们定义了一个接口GameAlgorithm，该接口包含一个algorithm()方法，该方法用于实现具体的算法。我们还定义了一个ChessAlgorithm类来实现GameAlgorithm接口。在Game类中，我们添加了一个play()方法，其中嵌入了GameAlgorithm的实现。在子类Chess类中，我们只需要实现抽象方法即可。

总结

Java模板方法模式是一种行为型设计模式。该模式允许一个超类定义一组操作，其中部分的实现是由其子类完成。使用模板方法模式可以使得系统更加稳定且容易维护。

在实际应用中，可以通过注解的方式明确标注出哪些方法是必须要被实现的。还可以将模板方法与策略模式结合起来使用，以增强其灵活性。

总之，在编写Java程序时，应该在相应场景下适当使用模板方法模式，以便提高程序的可维护性和灵活性。

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