Trong quá trình phát triển ứng dụng, chúng ta có các component khác nhau có sự tương đồng đáng kể, nhưng chúng không sử dụng interface/ abstract class chung, dẫn đến code duplicate ở nhiều nơi. Nếu muốn thay đổi chung cho tất cả component, chúng ta phải đi sửa ở từng nơi trong component, làm tốn nhiều chi phí không cần thiết. Một trong những cách để giải quyết vấn đề này là sử dụng Template Method Pattern.
Nội dung
Template Method Pattern là gì?
Define the skeleton of an algorithm in an operation, deferring some steps to client subclasses. Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm’s structure.
Template Method Pattern là một trong những Pattern thuộc nhóm hành vi (Behavior Pattern). Pattern này nói rằng “Định nghĩa một bộ khung của một thuật toán trong một chức năng, chuyển giao việc thực hiện nó cho các lớp con. Mẫu Template Method cho phép lớp con định nghĩa lại cách thực hiện của một thuật toán, mà không phải thay đổi cấu trúc thuật toán“.
Điều này có nghĩa là Template method giúp cho chúng ta tạo nên một bộ khung (template) cho một vấn đề đang cần giải quyết. Trong đó các đối tượng cụ thể sẽ có cùng các bước thực hiện, nhưng trong mỗi bước thực hiện đó có thể khác nhau. Điều này sẽ tạo nên một cách thức truy cập giống nhau nhưng có hành động và kết quả khác nhau.
Template Method Pattern được sử dụng khá nhiều trong mô hình Abstract – Concrete Class. Khi chúng ta muốn các Concrete class tự thực thi xử lí theo cách của nó, nhưng đồng thời vẫn đảm bảo tuận theo những ràng buộc nhất định từ Abstract class. Ví dụ như ràng buộc về thứ tự các bước thực hiện, hay ràng buộc về dữ liệu đầu vào, đầu ra, …
Trong Template method pattern, Abstract class định nghĩa ra một template method để thực hiện một chức năng nào đó. Template method này sẽ gọi đến các method khác bên trong Abstract class để tạo dựng nên bộ khung. Nhưng có thể các method đó sẽ không được thực thi bên trong Abstract class, mà sẽ được override và thực thi lại bên trong các Concrete class.
Cài đặt Template Method Pattern như thế nào?
Các thành phần tham gia Template Method Pattern:
- AbstractClass :
- Định nghĩa các phương thức trừu tượng cho từng bước có thể được điều chỉnh bởi các lớp con.
- Cài đặt một phương thức duy nhất điều khiển thuật toán và gọi các bước riêng lẻ đã được cài đặt ở các lớp con.
- ConcreteClass : là một thuật toán cụ thể, cài đặt các phương thức của AbstractClass. Các thuật toán này ghi đè lên các phương thức trừu tượng để cung cấp các triển khai thực sự. Nó không thể ghi đè phương thức duy nhất đã được cài đặt ở AbstractClass (templateMethod).
Ví dụ Template Method Pattern với thiết kế template của website
Cấu trúc của một website thông thường gồm các phần header, footer, navigation (menu), body. Riêng phần body thường xuyên thay đổi, sẽ hiển thị riêng theo từng trang. Những phần khác ít khi thay đổi, trừ khi có yêu cầu đặt biệt. Thay vì phải viết tất cả các phần ở mỗi trang, chúng ta có thể gom chúng lại và đặt trong một template để tái sử dụng mà không duplicate code ở nhiều nơi.
PageTemplate.java
package com.gpcoder.patterns.behavioral.templatemethod.template;
public abstract class PageTemplate {
protected void showHeader() {
System.out.println("
<header />");
}
protected void showNavigation() {
System.out.println("
<nav />");
}
protected void showFooter() {
System.out.println("
<footer />");
}
protected abstract void showBody();
public final void showPage() {
showHeader();
showNavigation();
showBody();
showFooter();
}
}
HomePage.java
package com.gpcoder.patterns.behavioral.templatemethod.template;
public class HomePage extends PageTemplate {
@Override
protected void showBody() {
System.out.println("Content of home page page");
}
}
DetailPage.java
package com.gpcoder.patterns.behavioral.templatemethod.template;
public class DetailPage extends PageTemplate {
@Override
protected void showBody() {
System.out.println("Content of detail");
}
}
ContactPage.java
package com.gpcoder.patterns.behavioral.templatemethod.template;
public class ContactPage extends PageTemplate {
@Override
protected void showNavigation() {
// Just do nothing
// Because we don't want to show navigation bar on contact page
}
@Override
protected void showBody() {
System.out.println("Content of contact page");
}
}
TemplateMethodPatternExample.java
package com.gpcoder.patterns.behavioral.templatemethod.template;
public class TemplateMethodPatternExample {
public static void main(String[] args) {
PageTemplate homePage = new HomePage();
homePage.showPage();
System.out.println();
PageTemplate detailPage = new DetailPage();
detailPage.showPage();
System.out.println();
PageTemplate contactPage = new ContactPage();
contactPage.showPage();
}
}
Output của chương trình:
<header /> <nav /> Content of home page page <footer /> <header /> <nav /> Content of detail <footer /> <header /> Content of contact page <footer />
Lợi ích của Template Method Pattern là gì?
- Tái sử dụng code (reuse), tránh trùng lặp code (duplicate): đưa những phần trùng lặp vào lớp cha (abstract class).
- Cho phép người dùng override chỉ một số phần nhất định của thuật toán lớn, làm cho chúng ít bị ảnh hưởng hơn bởi những thay đổi xảy ra với các phần khác của thuật toán.
Sử dụng Template Method Pattern khi nào?
- Khi có một thuật toán với nhiều bước và mong muốn cho phép tùy chỉnh chúng trong lớp con.
- Mong muốn chỉ có một triển khai phương thức trừu tượng duy nhất của một thuật toán.
- Mong muốn hành vi chung giữa các lớp con nên được đặt ở một lớp chung.
- Các lớp cha có thể gọi các hành vi trong các lớp con của chúng một cách thống nhất (step by step).
Tài liệu tham khảo:
- https://sourcemaking.com/design_patterns/template_method
- https://refactoring.guru/design-patterns/template-method
- https://www.javatpoint.com/template-pattern
- Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software – GOF
- Design Pattern for dummies