设计模式——模板方法模式

模板方法模式 (Template Method Pattern)

什么是模板方法模式？

模板方法模式是一种行为型设计模式，它允许你在父类中定义一个算法的框架，而将一些步骤的实现延迟到子类中。

简单来说：模板方法模式就是"模板"，父类定义框架，子类实现细节。

生活中的例子

想象一下：

• 做菜：准备食材 → 烹饪 → 装盘（步骤相同，具体做法不同）
• 考试：答题 → 交卷（步骤相同，具体内容不同）
• 旅游：订票 → 出行 → 游玩 → 返回（步骤相同，具体安排不同）

为什么需要模板方法模式？

传统方式的问题

// 每个子类都要重复定义框架classA{publicvoiddoSomething(){step1();step2();step3();}}classB{publicvoiddoSomething(){step1();step2();step3();}}

问题：

1. 代码重复：框架代码重复
2. 难以维护：修改框架需要修改多个类
3. 不一致：框架可能不一致

模板方法模式的优势

// 父类定义框架，子类实现细节abstractclassTemplate{publicvoiddoSomething(){step1();step2();step3();}protectedabstractvoidstep1();protectedabstractvoidstep2();protectedabstractvoidstep3();}

优势：

1. 代码复用：框架代码复用
2. 易于维护：修改框架只需修改父类
3. 一致性：框架保持一致
4. 扩展容易：新增子类很容易

模板方法模式的结构

┌─────────────────────┐ │ AbstractClass │ 抽象类 ├─────────────────────┤ │ + templateMethod() │ │ : void │ │ # primitiveOp1(): │ │ void │ │ # primitiveOp2(): │ │ void │ │ # primitiveOp3(): │ │ void │ └──────────┬──────────┘ │ 继承 ├──┬──────────────────┬──────────────┐ │ │ │ ┌──────────┴──────┐ ┌───────────┴───────┐ ┌───┴────────┐ │ ConcreteClass1 │ │ ConcreteClass2 │ │ ... │ 具体类 ├─────────────────┤ ├───────────────────┤ ├────────────┤ │ + primitiveOp1() │ │ + primitiveOp1() │ │ │ │ + primitiveOp2() │ │ + primitiveOp2() │ │ │ │ + primitiveOp3() │ │ + primitiveOp3() │ │ │ └─────────────────┘ └───────────────────┘ └────────────┘

代码示例

1. 定义抽象类

/** * 抽象类：做菜 */publicabstractclassCookDish{/** * 模板方法：定义做菜的流程 */publicfinalvoidcook(){prepareIngredients();cookDish();serveDish();}/** * 基本方法：准备食材 */protectedabstractvoidprepareIngredients();/** * 基本方法：做菜 */protectedabstractvoidcookDish();/** * 基本方法：上菜 */protectedabstractvoidserveDish();}

2. 定义具体类

/** * 具体类：做宫保鸡丁 */publicclassKungPaoChickenextendsCookDish{@OverrideprotectedvoidprepareIngredients(){System.out.println("准备食材：鸡胸肉，花生米，干辣椒，花椒，葱，姜，蒜");}@OverrideprotectedvoidcookDish(){System.out.println("做菜步骤：");System.out.println("1. 鸡肉切丁，腌制");System.out.println("2. 花生米炸香盛起");System.out.println("3. 热锅下油，炒鸡丁");System.out.println("4. 加入干辣椒、花椒爆香");System.out.println("5. 调味，加入花生米翻炒");}@OverrideprotectedvoidserveDish(){System.out.println("上菜：宫保鸡丁做好了！");}}/** * 具体类：做西红柿炒鸡蛋 */publicclassTomatoEggsextendsCookDish{@OverrideprotectedvoidprepareIngredients(){System.out.println("准备食材：西红柿2个，鸡蛋3个，葱，盐，糖");}@OverrideprotectedvoidcookDish(){System.out.println("做菜步骤：");System.out.println("1. 西红柿切块，鸡蛋打散");System.out.println("2. 热锅下油，炒鸡蛋盛起");System.out.println("3. 下西红柿炒出汁");System.out.println("4. 加入鸡蛋翻炒，调味");}@OverrideprotectedvoidserveDish(){System.out.println("上菜：西红柿炒鸡蛋做好了！");}}

3. 使用模板方法

/** * 模板方法模式测试类 * 演示如何使用模板方法模式做菜 */publicclassTemplateMethodTest{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("=== 模板方法模式测试 ===\n");// 做西红柿炒鸡蛋System.out.println("--- 做西红柿炒鸡蛋 ---");CookDishtomatoEggs=newTomatoEggs();tomatoEggs.cook();System.out.println("\n--- 做宫保鸡丁 ---");CookDishkungPaoChicken=newKungPaoChicken();kungPaoChicken.cook();System.out.println("\n=== 模板方法模式的优势 ===");System.out.println("1. 代码复用：框架代码复用");System.out.println("2. 易于维护：修改框架只需修改父类");System.out.println("3. 一致性：框架保持一致");System.out.println("4. 扩展容易：新增子类很容易");System.out.println("5. 控制扩展：父类控制扩展点");System.out.println("\n=== 实际应用场景 ===");System.out.println("1. Servlet：HttpServlet的doGet、doPost");System.out.println("2. JDBC：JDBC的执行流程");System.out.println("3. Spring：JdbcTemplate、RestTemplate");System.out.println("4. 生命周期：对象的生命周期管理");System.out.println("5. 算法框架：算法框架的实现");System.out.println("\n=== 钩子方法 ===");System.out.println("钩子方法是在模板方法中提供扩展点的方法：");System.out.println("- 可以在子类中覆盖");System.out.println("- 可以在模板方法中条件调用");System.out.println("- 提供更多的灵活性");}}

模板方法模式的优点

1. 代码复用：框架代码复用
2. 易于维护：修改框架只需修改父类
3. 一致性：框架保持一致
4. 扩展容易：新增子类很容易
5. 控制扩展：父类控制扩展点

模板方法模式的缺点

1. 继承限制：只能通过继承扩展
2. 类数量增加：每个实现都需要一个子类

适用场景

1. 步骤固定：算法的步骤固定，但具体实现不同
2. 代码复用：需要复用框架代码
3. 控制扩展：需要控制扩展点

常见应用场景

• Servlet：HttpServlet的doGet、doPost
• JDBC：JDBC的执行流程
• Spring：JdbcTemplate、RestTemplate

使用建议

• 步骤固定：使用模板方法模式
• 代码复用：使用模板方法模式
• 步骤不固定：直接使用策略模式

注意事项

⚠️ 模板方法模式虽然有用，但要注意：

• 不要让模板方法过于复杂
• 考虑使用钩子方法