设计模式 - 行为模式_Template Method Pattern模板方法模式在数据处理中的应用

文章目录

概述
1. 核心思想
2. 结构
3. 示例代码
4. 优点
5. 缺点
6. 适用场景
7. 案例：模板方法模式在数据处理中的应用
- 案例背景
- UML
- 搭建抽象基类 - 数据处理的 “总指挥”
- 子类定制 - 适配不同供应商
- - 供应商 A 的数据处理器
  - 供应商 B 的数据处理器
- 在业务代码中整合运用
8. 总结

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概述

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为设计模式，其核心思想是：定义一个操作的算法骨架，将一些步骤的实现延迟到子类中。在软件设计中，模板方法模式通常用于处理一系列相似的操作，这些操作可以被抽象为固定的流程，而流程中的某些步骤则由子类来具体实现。

1. 核心思想

模板方法模式的核心思想可以总结为以下几点：

固定流程：定义一个固定的算法流程，确保所有子类都遵循相同的步骤。
可变步骤：将某些步骤的具体实现延迟到子类中，允许子类根据需求定制。
代码复用：通过将通用逻辑放在父类中，减少代码重复。

2. 结构

模板方法模式通常由以下几个部分组成：

抽象类（Abstract Class）：定义算法的骨架，并包含一些抽象方法供子类实现。
具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中的抽象方法，完成具体的业务逻辑。
模板方法（Template Method）：在抽象类中定义的一个方法，它调用了算法中的各个步骤。

3. 示例代码

一个简单的模板方法模式示例，展示如何定义一个算法骨架并在子类中实现具体步骤。

// 抽象类
abstract class AbstractClass {// 模板方法，定义了算法的骨架public final void templateMethod() {step1();step2();step3();}// 具体方法，子类可以直接使用private void step1() {System.out.println("执行步骤1");}// 抽象方法，子类需要实现protected abstract void step2();// 钩子方法，子类可以选择性重写protected void step3() {System.out.println("执行步骤3");}
}// 具体子类A
class ConcreteClassA extends AbstractClass {@Overrideprotected void step2() {System.out.println("ConcreteClassA 执行步骤2");}
}// 具体子类B
class ConcreteClassB extends AbstractClass {@Overrideprotected void step2() {System.out.println("ConcreteClassB 执行步骤2");}@Overrideprotected void step3() {System.out.println("ConcreteClassB 执行步骤3");}
}// 客户端代码
public class TemplateMethodPatternDemo {public static void main(String[] args) {AbstractClass classA = new ConcreteClassA();classA.templateMethod();AbstractClass classB = new ConcreteClassB();classB.templateMethod();}
}

为了防止恶意修改，模板方法通常使用final关键字修饰，避免被子类重写。

4. 优点

代码复用：通过将通用逻辑放在父类中，减少了代码重复。
扩展性：子类可以通过实现抽象方法来扩展算法的某些步骤，而无需修改算法的整体结构。
灵活性：钩子方法（Hook Method）允许子类选择性地覆盖某些步骤，增加了灵活性。

5. 缺点

复杂性：如果算法的步骤过多，可能会导致类的层次结构变得复杂。
限制性：模板方法模式要求算法的步骤是固定的，这可能会限制某些场景下的灵活性。

6. 适用场景

固定流程：当某个算法的流程是固定的，但某些步骤的具体实现可能不同时，可以使用模板方法模式。
代码复用：当多个子类有共同的逻辑时，可以将这些逻辑提取到父类中，减少代码重复。
框架设计：在框架设计中，模板方法模式常用于定义框架的核心流程，而将具体实现留给用户自定义。

7. 案例：模板方法模式在数据处理中的应用

案例背景

我们的平台需要处理来自以下两个供应商的商品数据：

供应商 A：提供 JSON 格式的商品数据，需要对商品名称进行标准化处理。
供应商 B：提供 XML 格式的商品数据，需要对商品价格进行汇率转换。

尽管数据格式和处理逻辑不同，但整体的处理流程是相同的，包括以下步骤：

数据验证：验证数据的完整性和合法性。
数据解析：将原始数据解析为内部数据结构。
数据处理：根据业务需求对数据进行处理。
数据存储：将处理后的数据存储到数据库中。

UML

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搭建抽象基类 - 数据处理的 “总指挥”

首先，我们创建一个抽象的基类 AbstractProductDataHandler，它将定义整个数据处理流程的骨架。

public abstract class AbstractProductDataHandler {// 模板方法，定义了数据处理的固定流程public final void handleProductData(String rawData) {if (validateData(rawData)) {logStart(rawData);Product product = parseData(rawData);processProduct(product);saveProduct(product);logCompletion(product);} else {handleValidationFailure(rawData);}}// 抽象方法，子类需要实现数据验证逻辑protected abstract boolean validateData(String rawData);// 抽象方法，子类需要实现数据解析逻辑protected abstract Product parseData(String rawData);// 抽象方法，子类需要实现数据处理逻辑protected abstract void processProduct(Product product);// 具体方法，通用的数据存储逻辑private void saveProduct(Product product) {System.out.println("保存商品数据：" + product);// 实际项目中，这里会调用数据库操作}// 具体方法，记录处理开始日志private void logStart(String rawData) {System.out.println("开始处理商品数据，来源：" + getSource());}// 具体方法，记录处理完成日志private void logCompletion(Product product) {System.out.println("商品数据处理完成，结果：" + product);}// 具体方法，处理验证失败的情况protected void handleValidationFailure(String rawData) {System.out.println("数据验证失败：" + rawData);}// 抽象方法，子类需要实现以返回数据来源protected abstract String getSource();
}

子类定制 - 适配不同供应商

接下来，我们为每个供应商创建具体的子类，实现抽象基类中的抽象方法。

供应商 A 的数据处理器

@Component
public class SupplierADataHandler extends AbstractProductDataHandler {@Overrideprotected boolean validateData(String rawData) {// 简单的 JSON 格式验证return rawData != null && rawData.startsWith("{") && rawData.endsWith("}");}@Overrideprotected Product parseData(String rawData) {// 解析 JSON 数据// 实际项目中，可以使用 Jackson 或 Gson 等库Product product = new Product();product.setName("SupplierA Product");product.setPrice(100.0);return product;}@Overrideprotected void processProduct(Product product) {// 对商品名称进行标准化处理product.setName(product.getName().toUpperCase());}@Overrideprotected String getSource() {return "Supplier A";}
}

供应商 B 的数据处理器

@Component
public class SupplierBDataHandler extends AbstractProductDataHandler {@Overrideprotected boolean validateData(String rawData) {// 简单的 XML 格式验证return rawData != null && rawData.startsWith("<") && rawData.endsWith(">");}@Overrideprotected Product parseData(String rawData) {// 解析 XML 数据// 实际项目中，可以使用 JAXB 或 DOM 解析器Product product = new Product();product.setName("SupplierB Product");product.setPrice(200.0);return product;}@Overrideprotected void processProduct(Product product) {// 对商品价格进行汇率转换product.setPrice(product.getPrice() * 0.85); // 假设汇率为 0.85}@Overrideprotected String getSource() {return "Supplier B";}
}

在业务代码中整合运用

最后，我们在业务代码中使用这些数据处理器。通过 Spring 的依赖注入机制，我们可以轻松地切换不同的处理器。

@Service
public class ProductDataProcessingService {@Autowiredprivate SupplierADataHandler supplierAHandler;@Autowiredprivate SupplierBDataHandler supplierBHandler;public void processDataFromSupplierA(String rawData) {supplierAHandler.handleProductData(rawData);}public void processDataFromSupplierB(String rawData) {supplierBHandler.handleProductData(rawData);}
}