前言
当我们需要在一个算法的框架中定义算法的骨架，并将一些步骤的具体实现留给子类来完成时，模板方法模式是一种非常有用的设计模式。这篇博客将介绍模板方法模式的概念，并提供一个简单的Java代码示例来说明如何使用模板方法模式。
模板方法模式简介
模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，将算法中的一些步骤的具体实现延迟到子类中。这种模式有助于在不改变算法整体结构的情况下，允许子类定制算法的特定步骤。
模板方法模式包括以下主要角色：
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抽象类（Abstract Class）：定义算法的骨架，包括一个模板方法和一些抽象方法，这些抽象方法由子类来实现。
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具体子类（Concrete Subclass）：实现抽象类中的抽象方法，完成算法的具体步骤。
Java代码示例
假设我们正在开发一个咖啡和茶的制作应用程序。制作咖啡和茶的过程有一些共同的步骤，但也有一些特定于每种饮料的步骤。我们可以使用模板方法模式来处理这种情况。
首先，让我们创建一个抽象类 Beverage，它定义了制作饮料的模板方法以及一些抽象方法：
// 抽象类
public abstract class Beverage {
// 模板方法，定义了制作饮料的算法骨架
public final void prepareBeverage() {
boilWater();
brew();
pourInCup();
addCondiments();
}
// 抽象方法，由子类实现
protected abstract void brew();
protected abstract void addCondiments();
// 共同的步骤
private void boilWater() {
System.out.println("Boiling water");
}
private void pourInCup() {
System.out.println("Pouring into cup");
}
}
接下来，我们可以创建具体的子类，分别表示咖啡和茶，实现它们的特定步骤：
// 具体子类：咖啡
public class Coffee extends Beverage {
@Override
protected void brew() {
System.out.println("Dripping Coffee through filter");
}
@Override
protected void addCondiments() {
System.out.println("Adding Sugar and Milk");
}
}
// 具体子类：茶
public class Tea extends Beverage {
@Override
protected void brew() {
System.out.println("Steeping the tea");
}
@Override
protected void addCondiments() {
System.out.println("Adding Lemon");
}
}
现在，我们可以在客户端代码中使用这些具体子类来制作咖啡和茶：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Beverage coffee = new Coffee();
Beverage tea = new Tea();
System.out.println("Making coffee:");
coffee.prepareBeverage();
System.out.println("\nMaking tea:");
tea.prepareBeverage();
}
}
在这个示例中，抽象类 Beverage 定义了制作饮料的模板方法 prepareBeverage，并将一些共同的步骤封装在其中。具体子类 Coffee 和 Tea 分别实现了特定的步骤。客户端代码可以使用这些具体子类来制作不同的饮料，而不需要了解制作的具体步骤。
这个示例展示了模板方法模式的核心思想，即定义算法的骨架，将一些步骤的实现留给子类，从而实现了代码的复用和扩展性。这种模式特别适用于具有共同步骤的算法家族。
模板方法使用场景
模板方法（Template Method）是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，将算法中的一些步骤延迟到子类中实现。这个模式在以下情况下特别有用：
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算法的骨架已经确定，但某些步骤的具体实现可以变化： 当你有一个算法，但其中的一些步骤可以根据不同的情况或需求而变化时，可以使用模板方法。它允许你在超类中定义通用的算法结构，而将特定的实现细节留给子类。
-
避免代码重复： 模板方法有助于避免在多个类中复制相似的代码。通过将共享的算法步骤放在超类中，你可以减少代码重复性，并使代码更容易维护。
-
确保一致性： 模板方法确保在算法中的每个步骤都以相同的顺序执行。这可以确保算法的行为是一致的，无论哪个子类实现了具体的步骤。
-
扩展性： 子类可以轻松地扩展或修改算法的某些部分，而不会影响整体算法结构。这使得代码更容易维护和扩展。
-
钩子方法： 模板方法通常包括一个或多个“钩子方法”，这些方法在超类中有默认实现，但子类可以选择性地覆盖它们以改变算法的行为。这种机制允许子类在不影响整个算法结构的情况下自定义部分行为。
-
标准化： 模板方法有助于定义一种标准的算法模式，这可以在整个项目或组织中得到复用，从而提高代码的一致性和可维护性。
举例来说，模板方法常常用于编写框架或库，其中定义了一些通用的操作流程，而具体的应用程序可以通过子类化来提供定制化的实现，同时保持整体架构的稳定性。一个经典的例子是Java中的Servlet生命周期方法，其中doGet()和doPost()等方法是模板方法，由开发者根据具体需求来实现。
模板方法使用场景
模板方法模式是一种常用的设计模式，通常在以下情况下使用：
-
算法的骨架已经确定，但某些步骤的具体实现可以变化： 当你有一个算法，但其中的一些步骤可以根据不同的情况或需求而变化时，可以使用模板方法。它允许你在超类中定义通用的算法结构，而将特定的实现细节留给子类。
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避免代码重复： 模板方法有助于避免在多个类中复制相似的代码。通过将共享的算法步骤放在超类中，你可以减少代码重复性，并使代码更容易维护。
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确保一致性： 模板方法确保在算法中的每个步骤都以相同的顺序执行。这可以确保算法的行为是一致的，无论哪个子类实现了具体的步骤。
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扩展性： 子类可以轻松地扩展或修改算法的某些部分，而不会影响整体算法结构。这使得代码更容易维护和扩展。
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钩子方法： 模板方法通常包括一个或多个“钩子方法”，这些方法在超类中有默认实现，但子类可以选择性地覆盖它们以改变算法的行为。这种机制允许子类在不影响整个算法结构的情况下自定义部分行为。
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标准化： 模板方法有助于定义一种标准的算法模式，这可以在整个项目或组织中得到复用，从而提高代码的一致性和可维护性。
具体的使用场景包括但不限于：
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图形界面应用程序中的窗口、对话框等构建： 不同类型的窗口或对话框可能具有相似的构建步骤，但具体实现可能不同。
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数据访问层的实现： 在数据库访问中，可以定义一个通用的数据访问方法，但具体的 SQL 查询或 NoSQL 操作可以在子类中实现。
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游戏开发中的游戏角色： 游戏中的不同角色可能共享某些行为，但具有不同的特殊技能或动作。
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文档生成工具： 在文档生成工具中，可以定义一个通用的文档生成算法，但具体的文档格式或输出方式可以由子类定义。
总之，模板方法模式在任何需要定义算法骨架并允许子类提供特定实现的情况下都是有用的。它有助于提高代码的复用性、可维护性和可扩展性。
