设计模式-模板模式

模板模式（Template Pattern） 又叫模板方法模式，其定义了操作的流程，并将流程中的某些步骤延迟到子类中进行实现，使得子类在不改变操作流程的前提下，即可重新定义该操作的某些特定步骤。例如做菜，操作流程一般为 “准备菜”->“放油”->“炒菜”->“调味”->“装盘”，但可能对于不同的菜要放不同类型的油，不同的菜调味方式也可能不一样。

何时使用模板模式

当一个操作的流程较为复杂，可分为多个步骤，且对于不同的操作实现类，流程步骤相同，只有部分特定步骤才需要自定义，此时可以考虑使用模板模式。如果一个操作不复杂（即只有一个步骤），或者不存在相同的流程，那么应该使用策略模式。从这也可看出模板模式和策略模式的区别：策略模式关注的是多种策略（广度），而模板模式只关注同种策略（相同流程），但是具备多个步骤，且特定步骤可自定义（深度）。
PS:实际上我们开发中可以，综合使用模板模式和策略模式

使用模板模式

背景

动态表单在配置表单项的过程中，每新增一个表单项，都要根据表单项的组件类型（例如 单行文本框、下拉选择框）和当前输入的各种配置来转换好对应的 Schema 并保存在 DB 中。一开始，转换的代码逻辑大概是这样的：

public class FormItemConverter {
    /**
     * 将输入的配置转变为表单项
     *
     * @param config 前端输入的配置
     * @return 表单项
     */
    public FormItem convert(FormItemConfig config) {
        FormItem formItem = new FormItem();
        // 公共的表单项属性
        formItem.setTitle(config.getTitle());
        formItem.setCode(config.getCode());
        formItem.setComponent(config.getComponent());
        // 创建表单组件的属性
        FormComponentProps props = new FormComponentProps();
        formItem.setComponentProps(props);
        // 公共的组件属性
        if (config.isReadOnly()) {
            props.setReadOnly(true);
        }
        FormItemTypeEnum type = config.getType();
        // 下拉选择框的特殊属性处理
        if (type == ComponentTypeEnum.DROPDOWN_SELECT) {
            props.setAutoWidth(false);
            if (config.isMultiple()) {
                props.setMode("multiple");
            }
        }
        // 模糊搜索框的特殊属性处理
        if (type == ComponentTypeEnum.FUZZY_SEARCH) {
            formItem.setFuzzySearch(true);
            props.setAutoWidth(false);
        }
        // ...  其他组件的特殊处理
        // 创建约束规则
        List<FormItemRule> rules = new ArrayList<>(2);
        formItem.setRules(rules);
        // 每个表单项都可有的约束规则
        if (config.isRequired()) {
            FormItemRule requiredRule = new FormItemRule();
            requiredRule.setRequired(true);
            requiredRule.setMessage("请输入" + config.getTitle());
            rules.add(requiredRule);
        }
        // 文本输入框才有的规则
        if (type == ComponentTypeEnum.TEXT_INPUT || type == ComponentTypeEnum.TEXT_AREA) {
            Integer minLength = config.getMinLength();
            if (minLength != null && minLength > 0) {
                FormItemRule minRule = new FormItemRule();
                minRule.setMin(minLength);
                minRule.setMessage("请至少输入 " + minLength + " 个字");
                rules.add(minRule);
            }
            Integer maxLength = config.getMaxLength();
            if (maxLength != null && maxLength > 0) {
                FormItemRule maxRule = new FormItemRule();
                maxRule.setMax(maxLength);
                maxRule.setMessage("请最多输入 " + maxLength + " 个字");
                rules.add(maxRule);
            }
        }
        // ... 其他约束规则
        return formItem;
    }
}

很明显，这份代码违反了 开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）：如果此时需要添加一种新的表单项（包含特殊的组件属性），那么不可避免的要修改 convert 方法来进行新表单项的特殊处理。观察上面的代码，将配置转变为表单项 这个操作，满足以下流程：

1. 创建表单项，并设置通用的表单项属性，然后再对不同表单项的特殊属性进行处理
2. 创建组件属性，处理通用的组件属性，然后再对不同组件的特殊属性进行处理
3. 创建约束规则，处理通用的约束规则，然后再对不同表单项的特性约束规则进行处理

这不正是符合模板模式的使用场景（操作流程固定，特殊步骤可自定义处理）吗？基于上面这个场景，下面我就分享一下我目前基于 Spring 实现模板模式的 “最佳套路”

方案

定义出模板

即首先定义出表单项转换的操作流程，即如下的 convert 方法（使用 final 修饰，确保子类不可修改操作流程）：

public abstract class FormItemConverter {
    /**
     * 子类可处理的表单项类型
     */
    public abstract FormItemTypeEnum getType();
    /**
     * 将输入的配置转变为表单项的操作流程
     *
     * @param config 前端输入的配置
     * @return 表单项
     */
    public final FormItem convert(FormItemConfig config) {
        FormItem item = createItem(config);
        // 表单项创建完成之后，子类如果需要特殊处理，可覆写该方法
        afterItemCreate(item, config);
        FormComponentProps props = createComponentProps(config);
        item.setComponentProps(props);
        // 组件属性创建完成之后，子类如果需要特殊处理，可覆写该方法
        afterPropsCreate(props, config);
        List<FormItemRule> rules = createRules(config);
        item.setRules(rules);
        // 约束规则创建完成之后，子类如果需要特殊处理，可覆写该方法
        afterRulesCreate(rules, config);
        return item;
    }
    /**
     * 共用逻辑：创建表单项、设置通用的表单项属性
     */
    private FormItem createItem(FormItemConfig config) {
        FormItem formItem = new FormItem();
        formItem.setCode(config.getCode());
        formItem.setTitle(config.getTitle());
        formItem.setComponent(config.getComponent());
        return formItem;
    }
    /**
     * 表单项创建完成之后，子类如果需要特殊处理，可覆写该方法
     */
    protected void afterItemCreate(FormItem item, FormItemConfig config) { }
    /**
     * 共用逻辑：创建组件属性、设置通用的组件属性
     */
    private FormComponentProps createComponentProps(FormItemConfig config) {
        FormComponentProps props = new FormComponentProps();
        if (config.isReadOnly()) {
            props.setReadOnly(true);
        }
        if (StringUtils.isNotBlank(config.getPlaceholder())) {
            props.setPlaceholder(config.getPlaceholder());
        }
        return props;
    }
    /**
     * 组件属性创建完成之后，子类如果需要特殊处理，可覆写该方法
     */
    protected void afterPropsCreate(FormComponentProps props, FormItemConfig config) { }
    /**
     * 共用逻辑：创建约束规则、设置通用的约束规则
     */
    private List<FormItemRule> createRules(FormItemConfig config) {
        List<FormItemRule> rules = new ArrayList<>(4);
        if (config.isRequired()) {
            FormItemRule requiredRule = new FormItemRule();
            requiredRule.setRequired(true);
            requiredRule.setMessage("请输入" + config.getTitle());
            rules.add(requiredRule);
        }
        return rules;
    }
    /**
     * 约束规则创建完成之后，子类如果需要特殊处理，可覆写该方法
     */
    protected void afterRulesCreate(List<FormItemRule> rules, FormItemConfig config) { }
}

模板的实现

针对不同的表单项，对特殊步骤进行自定义处理：

/**
 * 下拉选择框的转换器
 */
@Component
public class DropdownSelectConverter extends FormItemConverter {

    @Override
    public FormItemTypeEnum getType() {
        return FormItemTypeEnum.DROPDOWN_SELECT;
    }

    @Override
    protected void afterPropsCreate(FormComponentProps props, FormItemConfig config) {
        props.setAutoWidth(false);

        if (config.isMultiple()) {
            props.setMode("multiple");
        }
    }
}

/**
 * 模糊搜索框的转换器
 */
@Component
public class FuzzySearchConverter extends FormItemConverter {

    @Override
    public FormItemTypeEnum getType() {
        return FormItemTypeEnum.FUZZY_SEARCH;
    }

    @Override
    protected void afterItemCreate(FormItem item, FormItemConfig config) {
        item.setFuzzySearch(true);
    }

    @Override
    protected void afterPropsCreate(FormComponentProps props, FormItemConfig config) {
        props.setAutoWidth(false);
    }
}

/**
 * 通用文本类转换器
 */
public abstract class CommonTextConverter extends FormItemConverter {

    @Override
    protected void afterRulesCreate(List<FormItemRule> rules, FormItemConfig config) {
        Integer minLength = config.getMinLength();

        if (minLength != null && minLength > 0) {
            FormItemRule minRule = new FormItemRule();
            minRule.setMin(minLength);
            minRule.setMessage("请至少输入 " + minLength + " 个字");

            rules.add(minRule);
        }

        Integer maxLength = config.getMaxLength();

        if (maxLength != null && maxLength > 0) {
            FormItemRule maxRule = new FormItemRule();
            maxRule.setMax(maxLength);
            maxRule.setMessage("请最多输入 " + maxLength + " 个字");

            rules.add(maxRule);
        }
    }
}

/**
 * 单行文本框的转换器
 */
@Component
public class TextInputConverter extends CommonTextConverter {

    @Override
    public FormItemTypeEnum getType() {
        return FormItemTypeEnum.TEXT_INPUT;
    }
}

/**
 * 多行文本框的转换器
 */
@Component
public class TextAreaConvertor extends FormItemConverter {

    @Override
    public FormItemTypeEnum getType() {
        return FormItemTypeEnum.TEXT_AREA;
    }
}

制作简单工厂

Component
public class FormItemConverterFactory {

    private static final 
    EnumMap<FormItemTypeEnum, FormItemConverter> CONVERTER_MAP = new EnumMap<>(FormItemTypeEnum.class);

    /**
     * 根据表单项类型获得对应的转换器
     *
     * @param type 表单项类型
     * @return 表单项转换器
     */
    public FormItemConverter getConverter(FormItemTypeEnum type) {
        return CONVERTER_MAP.get(type);
    }

    @Autowired
    public void setConverters(List<FormItemConverter> converters) {
        for (final FormItemConverter converter : converters) {
            CONVERTER_MAP.put(converter.getType(), converter);
        }
    }
}

投入使用

@Component
public class FormItemManagerImpl implements FormItemManager {

    @Autowired
    private FormItemConverterFactory converterFactory;

    @Override
    public List<FormItem> convertFormItems(JSONArray inputConfigs) {
        return IntStream.range(0, inputConfigs.size())
                        .mapToObj(inputConfigs::getJSONObject)
                        .map(this::convertFormItem)
                        .collect(Collectors.toList());
    }

    private FormItem convertFormItem(JSONObject inputConfig) {
        FormItemConfig itemConfig = inputConfig.toJavaObject(FormItemConfig.class);
        FormItemConverter converter = converterFactory.getConverter(itemConfig.getType());

        if (converter == null) {
            throw new IllegalArgumentException("不存在转换器：" + itemConfig.getType());
        }

        return converter.convert(itemConfig);
    }

Factory 只负责获取 Converter，每个 Converter 只负责对应表单项的转换功能，Manager 只负责逻辑编排，从而达到功能上的 “低耦合高内聚”。

设想一次扩展

此时要加入一种新的表单项 —— 数字选择器（NUMBER_PICKER），它有着特殊的约束条件：最小值和最大值，输入到 FormItemConfig 时分别为 minNumer 和 maxNumber。

@Component
public class NumberPickerConverter extends FormItemConverter {

    @Override
    public FormItemTypeEnum getType() {
        return FormItemTypeEnum.NUMBER_PICKER;
    }

    @Override
    protected void afterRulesCreate(List<FormItemRule> rules, FormItemConfig config) {
        Integer minNumber = config.getMinNumber();
        // 处理最小值
        if (minNumber != null) {
            FormItemRule minNumRule = new FormItemRule();

            minNumRule.setMinimum(minNumber);
            minNumRule.setMessage("输入数字不能小于 " + minNumber);

            rules.add(minNumRule);
        }

        Integer maxNumber = config.getMaxNumber();
        // 处理最大值
        if (maxNumber != null) {
            FormItemRule maxNumRule = new FormItemRule();

            maxNumRule.setMaximum(maxNumber);
            maxNumRule.setMessage("输入数字不能大于 " + maxNumber);

            rules.add(maxNumRule);
        }
    }
}

此时，我们只需要添加对应的枚举和实现对应的 FormItemConverter，并不需要修改任何逻辑代码，因为 Spring 启动时会自动帮我们处理好 NUMBER_PICKER 和 NumberPickerConverter 的关联关系 —— 完美符合 “开闭原则”。