結合JDK源碼看設計模式——模闆方法模式

前言：

　　相信很多人都聽過一個問題：把大象關進冰箱門，需要幾步？

　　第一，把冰箱門打開；第二，把大象放進去；第三，把冰箱門關上。我們可以看見，這個問題的答案回答的很有步驟。接下來我們介紹一種設計模式——模闆方法模式，你會發現，它與這個問題的答案實際上有很多共同之處。

一、定義

　　定義一個算法骨架，允許子類為一個或多個步驟提供實作。模闆方法使得子類可以在不改變算法結構的情況下，重新定義算法的某些步驟。

二、适用場景

　　一次性實作一個算法的不變的部分，将可變的行為留給子類實作

　　也就是将各子類中公共行為被提取出來并集中到一個公共父類中，進而避免代碼重複。還是拿上面大象放進冰箱裡面的例子，打開冰箱和關上冰箱都是不變的行為，我們可以将其放在公共父類實作。但是放大象，怎麼放？是先放背對着冰箱放，還是面對着冰箱放。不想放大象，放老虎或者其他動物呢？這些就是我們可變的行為，這個就放入子類中實作。可以說，模闆方法提供了一個很好的代碼複用平台

三、JDK中的模闆方法模式

　　在剛接觸ArrayList的時候一直沒注意它繼承的類和實作的接口。直到現在講到了模闆方法模式，再去看ArrayList的時候能明白不少。在前面的部落格中有提到List接口和Cloneable接口是用來實作什麼設計模式的。今天就來看看這個ArrayList的父類AbstractList。

　　AbstractList就是我們前面适用場景中介紹的父類（也叫模闆類），這個類裡面即提供了公共的方法（不可供子類修改），又提供了可讓子類修改的方法。下面我們直接看源碼，由于方法很多，我們就介紹一下addAll方法。

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);
        boolean modified = false;
        for (E e : c) {
            add(index++, e);
            modified = true;
        }
        return modified;
    }
}

　　上面的是AbstractList的addAll方法，可以看見這個方法沒有限定子類是否去修改，子類由需要就去修改，如果子類不想修改，完全能夠按照AbstractList中的邏輯添加元素。事實上我看了一遍AbstractList中的方法發現除了一些私有的方法不能給子類給子類通路之外，其餘的基本上都是可以給子類去選擇是否修改的。如果子類覺得父類的方法可行，那麼直接使用父類的方法即可。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount

        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);

        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
}

　　上面這個就是ArrayList中的addAll方法。

　　但是AbstractList裡面有一個方法，就是get()方法，AbstractList明确要求要讓子類實作。由于代碼較少，我就直接截圖

　　左邊是父類AbstractList中的，右邊是ArrayList中的方法。在父類中沒有直接寫出實作代碼，而是讓子類自己手動去實作。除此之外其實還有一個方法就是AbstractList父類AbstractCollection中的toString方法。在ArrayList中是沒有的，但是平常在寫代碼時候，是可以直接調用的，這就是一個公共的方法。

四、總結

　　模闆方法模式隻需要簡單的繼承關系就可以完成。相信平常我們在寫代碼的時候也是使用過模闆方法模式，隻是我們并不知道是這種設計模式。這裡多說一下，如果我們希望子類不要修改父類的方法，隻需要加上final修飾即可；如果希望子類一定重寫父類的方法，就将父類的方法用abstract修飾；如果子類可以修改也可以不修改，就可以像addAll方法那樣設計即可。重點了解模闆，這個模闆盡量使用抽象類。因為抽象類比接口更加的靈活，能将模闆定義的更好。其實看完上面的源碼解析，總結起來就是一句話AbstractList是ArrayList的模闆。