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本篇学习目标：

• ⭐️ 了解什么是抽象模板模式；
• ⭐️ 了解模板模式的设计过程；
• ⭐️ 体会抽象模板设计模式的好处。

本文来自专栏：JavaSE系列专题知识及项目 欢迎点击支持订阅专栏 ❤️

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1 问题引入

✈️ 老套路啦！我们先来看一个需求：

有多个类，假设有三个：小学生类Pupil、中学生类MStudent、大学生类CStudent ，其中每个类都有不同的 homework() 方法，要求你统计各自完成作业需要的时间。

Tips: 在实现需求时，我们假设小学生、中学生、大学生完成作业的时间是依次增加的，将其作业的任务设置成一个方法 homework，用于完成作业并计算完成作业的时间。

🍌 参考代码：

⭐️ Pupil类：

class Pupil{private String name = "小学生";public String getName(){return this.name;}// 完成作业public void homework(){long start = System.currentTimeMillis();long time = 0;for (int i = 0; i < 100000; i++) {time += i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}
}

⭐️ MStudent类：

class MStudent{private String name = "中学生";public String getName(){return this.name;}// 完成作业public void homework(){long start = System.currentTimeMillis();long time = 0;for (int i = 0; i < 9000000; i++) {time += i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}
}

⭐️ CStudent类：

class CStudent{private String name = "大学生";public String getName(){return this.name;}// 完成作业public void homework(){long start = System.currentTimeMillis();long time = 0;for (int i = 0; i < 90000000; i++) {time += i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}
}

⭐️ 测试类：

public class TestTemplate {public static void main(String[] args) {new Pupil().homework();  // 小学生new MStudent().homework();  // 中学生new CStudent().homework();  // 大学生}
}

🍎 实现结果：

小学生完成作业用时：1h
中学生完成作业用时：5h
大学生完成作业用时：26h

好啦，到这里我们已经实现了需求，但是，小伙伴们，有没有发现一个问题？我们来比较一下小学生、中学生、大学生三个类中的 homework() 方法就会发现： 代码的冗余度过高，在方法内有很多重复的步骤，代码的复用性不强！ 怎么解决呢？别急继续往下看~

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2 初步优化（每个类内部）

😦 我们可以从 homework() 方法中将重复的部分单独提出来，设置成一个 computingTime() 方法，用于计算作业完成所需要的时间，具体见下图（以大学生类为例，其他两个类进行一样的操作）：

⭐️ Star 1: 将公共部分提取成一个方法

⭐️ Star 2: 其余部分在该方法中调用

🍌 优化后的代码如下：

public class TestTemplate {public static void main(String[] args) {new Pupil().computingTime();  // 小学生new MStudent().computingTime();  // 中学生new CStudent().computingTime();  // 大学生}
}class Pupil{private String name = "小学生";public String getName(){return this.name;}// 计算作业完成所需要的时间public void computingTime(){long start = System.currentTimeMillis();homework(); // 写作业long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}// 完成作业public void homework(){long time = 0;for (int i = 0; i < 100000; i++) {time += i;}}
}class MStudent{private String name = "中学生";public String getName(){return this.name;}// 计算作业完成所需要的时间public void computingTime(){long start = System.currentTimeMillis();homework(); // 写作业long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}// 完成作业public void homework(){long time = 0;for (int i = 0; i < 9000000; i++) {time += i;}}
}class CStudent{private String name = "大学生";public String getName(){return this.name;}// 计算作业完成所需要的时间public void computingTime(){long start = System.currentTimeMillis();homework(); // 写作业long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}// 完成作业public void homework(){long time = 0;for (int i = 0; i < 90000000; i++) {time += i;}}
}

🍑 现在，我们已经成功将方法中的公共部分给提取出来，单独设置成了 computingTime() 方法，但是，很快我们又发现了问题：一共有三个类，每个类都需要提取一次，设置出一个单独的方法，还是过于繁琐，需要进一步优化，我们接着往下看。

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3 抽象模板设计

😎 既然重复，我们为何不 尝试将重复的部分提取到一个模板类里，让这三个类继承 呢？这样每个类都不需要声明该方法，就可以使用啦！具体如下图：

🍑 在这里，我们将三个类中共有的computingTime() 方法提取到 Template类作为模板，让子类继承。并且，将三个类中不同的部分 homework类 在父类中抽象，子类实现。在实际调用中，由于动态绑定机制，使用的则是 new 创建的对象所绑定的方法，先是子类，若子类不存在该方法再访问父类，这点在之前的文章讲过，这里直接上传送门哈！
❤️ 【JavaSE】面向对象之多态、向上转型与向下转型
具体方式如下：

🍌 优化后的完整代码：

public class TestTemplate {public static void main(String[] args) {new Pupil().computingTime();  // 小学生new MStudent().computingTime();  // 中学生new CStudent().computingTime();  // 大学生}
}// 模板类
abstract class Template{private String name;public String getName(){return this.name;}// 计算作业完成所需要的时间public void computingTime(){long start = System.currentTimeMillis();homework(); // 写作业long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(getName() + "完成作业用时：" + (end-start) + "h");}abstract void homework();
}class Pupil extends Template{private String name = "小学生";public String getName(){return this.name;}// 完成作业public void homework(){long time = 0;for (int i = 0; i < 100000; i++) {time += i;}}
}class MStudent extends Template{private String name = "中学生";public String getName(){return this.name;}// 完成作业public void homework(){long time = 0;for (int i = 0; i < 9000000; i++) {time += i;}}
}class CStudent extends Template{private String name = "大学生";public String getName(){return this.name;}// 完成作业public void homework(){long time = 0;for (int i = 0; i < 90000000; i++) {time += i;}}
}

🍎 实现结果：

小学生完成作业用时：1h
中学生完成作业用时：4h
大学生完成作业用时：26h

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写在最后

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