模板模式

• Template Method Design Pattern
• 模板方法模式在一个方法中定义一个算法骨架，并将某些步骤推迟到子类中实现。
• 模板方法可以让子类在不改变算法整体结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。
• 在 Java 中定义这样的模板方法，为了避免子类重写它，需要将函数定义为 final。

模板方法作用

• 复用
  • 模板模式把一个算法中不变的流程抽象到父类的模板方法中，将可变的部分留给子类来实现。
  • 所有的子类都可以复用父类中的模板方法定义的流程代码。
  • 主要通过继承父类代码来实现。
  • 实例
    • Java InputStream
      • 在 InputStream 读取数据中，有个 read() 函数是一个模板方法，定义了读取数据的整个流程，并且暴露了一个可以由子类来定制的抽象方法。
    • Java AbstractList
      • 在 AbstractList 类中，addAll() 函数可以看做模板方法，add() 是子类需要重写的方法。
      • 尽管没有声明为 abstract 的，但函数实现直接抛出了 UnsupportOperationException 异常。
• 扩展
  • 这里的扩展，指的不是代码的扩展性，而是框架的扩展性，有点类似之前讲到的控制反转。
  • 实例
    • Java Servlet
      • 使用 Servlet 开发 Web 项目，我们需要定义一个继承 HttpServlet 的类，并且重写其中的 doGet() 或 doPost() 方法，来分别处理 get 和 post 请求。
      • HttpServlet 的 service() 方法就是一个模板方法，它实现了整个 HTTP 请求的执行流程，doGet()、doPost() 是模板中可以由子类来定制的部分。
      • Servlet 框架提供了一个扩展点（doGet()、doPost()方法），让框架用户在不用改变 Servlet 框架源码的情况下，将业务代码通过扩展点镶嵌到框架中执行。
    • Junit TestCase
      • 在使用 JUnit 测试框架来编写单元测试的时候，我们编写的测试类都要继承框架提供的 TestCase 类。
      • 在 TestCase 类中，runBare() 函数是模板方法，它定义了执行测试用例的整体流程：先执行 setUp() 做些准备工作，然后执行 runTest() 运行真正的测试代码，最后执行 tearDown() 做扫尾工作。
      • TestCase 类的具体代码如下所示。尽管 setUp()、tearDown() 并不是抽象函数，还提供了默认的实现，不强制子类去重新实现，但这部分也是可以在子类中定制的，所以也符合模板模式的定义。

回调函数

定义

• 相对于普通的函数调用来说，回调是一种双向调用关系。A 类事先注册某个函数 F 到 B 类，A 类在调用 B 类的 P 函数的时候，B 类反过来调用 A 类注册给它的 F 函数。
• F 函数就是“回调函数”。A 调用 B，B 反过来又调用 A，这种调用机制就叫作“回调”。

实例代码

public interface ICallback {
  void methodToCallback();
}

public class BClass {
  public void process(ICallback callback) {
    //...
    callback.methodToCallback();
    //...
  }
}

public class AClass {
  public static void main(String[] args) {
    BClass b = new BClass();
    b.process(new ICallback() { //回调对象
      @Override
      public void methodToCallback() {
        System.out.println("Call back me.");
      }
    });
  }
}

回调分类

• 同步回调
  • 在函数返回之前执行回调函数。
• 异步回调
  • 类似支付时，调用第三方接口，支持同步回调和异步回调。

应用实例

• JdbcTemplate
  • 尽管都叫作 xxxTemplate，但它们并非基于模板模式来实现的，而是基于回调来实现的，确切地说应该是同步回调。
  • Java 提供了 JDBC 类库来封装不同类型的数据库操作。不过，直接使用 JDBC 来编写操作数据库的代码，还是有点复杂的。
  • Spring 提供了 JdbcTemplate，对 JDBC 进一步封装，来简化数据库编程。
  • JdbcTemplate 通过回调的机制，将不变的执行流程抽离出来，放到模板方法 execute() 中，将可变的部分设计成回调 StatementCallback，由用户来定制。
  • query() 函数是对 execute() 函数的二次封装，让接口用起来更加方便。
• Android setClickListener
  • 事件监听器很像回调，即传递一个包含回调函数（onClick()）的对象给另一个函数。
  • 当用户点击按钮的时候，发送点击事件给观察者，并且执行相应的 onClick() 函数。
• addShutdownHook
  • JVM 提供了 Runtime.addShutdownHook(Thread hook) 方法，可以注册一个 JVM 关闭的 Hook。当应用程序关闭的时候，JVM 会自动调用 Hook 代码。
  • 有关 Hook 的逻辑都被封装到 ApplicationShutdownHooks 类中了。当应用程序关闭的时候，JVM 会调用这个类的 runHooks() 方法，创建多个线程，并发地执行多个 Hook。

模板模式 VS 回调

• 从应用场景
  • 同步回调跟模板模式几乎一致。它们都是在一个大的算法骨架中，自由替换其中的某个步骤，起到代码复用和扩展的目的。
  • 而异步回调跟模板模式有较大差别，更像是观察者模式。
• 从代码实现
  • 回调基于组合关系来实现，把一个对象传递给另一个对象，是一种对象之间的关系；
  • 模板模式基于继承关系来实现，子类重写父类的抽象方法，是一种类之间的关系。

回调相对于模板方法

• 像 Java 这种只支持单继承的语言，基于模板模式编写的子类，已经继承了一个父类，不再具有继承的能力。
• 回调可以使用匿名类来创建回调对象，可以不用事先定义类；而模板模式针对不同的实现都要定义不同的子类。
• 如果某个类中定义了多个模板方法，每个方法都有对应的抽象方法，那即便我们只用到其中的一个模板方法，子类也必须实现所有的抽象方法。而回调就更加灵活，我们只需要往用到的模板方法中注入回调对象即可。