模板方法模式

模板方法模式

一 场景

        在软件开发中，有时候某个方法的执行，是按照一定的顺序来执行一系列的步骤。其中有些步骤是固定不变的，而有些步骤是可变。针对这种情况，我们可以使用一种称之为模板方法的设计模式来进行设计。

        在模板方法模式中，每一个步骤所对应的就是一个基本方法，而按照一定的顺序来调用这些基本方法的方法就是模板方法。

        对于模板方法模式，我们会定义一个抽象类作为父类。一般会把那些不变的基本方法放到父类中，而对于那些可变的基本方法，在父类中只做一个声明。在父类中，我们还会再定义一个模版方法，这个模版方法中会按固定顺序调用这些基本方法。

        对于父类中只做声明的基本方法，我们会在各个子类中给出不同具体实现。这样的话，我们就可以在确保算法结构不变的情况下，又可以给实现不同的算法逻辑。

二 定义

        模板方法模式定义一个操作中算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法模式使得子类可以在不改变一个算法结构的情况下，重定义该算法的某些特定步骤。

三 类图

        AbstractClass（抽象类）：抽象类中定义了一系列的基本操作(PrimitiveOperations)，这些基本操作可以是具体的方法，也可以是抽象的方法。每一个基本操作对应于算法框架中的一个步骤。

        抽象类中还需要定义一个模板方法(TemplateMethod)，这个模板方法给出了算法的框架。模板方法其实是将算法定义为了一系列的步骤。我们调用模板方法就是按照一定的顺序，来执行定义的一系列的基本操作。为了更好的确保模板方法的算法结构不变，我们可以将模板方法声明为final类型的方法。

        ConcreteClass（具体子类）：是抽象类的子类，它用于实现父类中声明的抽象方法。每一个具体子类都可以对父类特定算法给出不同的实现。

四 代码示例

        我们可以用一个简单的泡茶步骤作为例子，来描述一下模版方法模式。我们泡茶的时候，第一步是先烧好开水，第二步是把茶叶放入茶杯中，第三步是把开水倒入放有茶叶的茶杯，这样就算泡好一杯茶了。而要泡绿茶，就放绿茶茶叶。要泡红茶，就放红茶茶叶。

        在泡茶的过程中，第一步烧好开水和第三步把开水倒入茶杯中，在所有的泡茶步骤中都是相同的。只有第二步把茶叶放入茶杯，是根据放入不同的茶叶，就泡出了不同的茶水。

        我们定义一个抽象类基类，把步骤1（烧开水）和步骤3（开水倒入茶杯中）这两个固定不变的方法，定义在抽象的基类中。而步骤2（放茶叶）这个方法是可变的，在抽象类基类中，我们将步骤2只申明一个抽象的方法，不给出具体的实现，留给不同的子类来做各种的具体实现。

        在抽象类基类中，我们还要定义一个模版方法，在这个方法中固定好泡茶的步骤。这个方法最好申明为final,这样子类中就不能改成这个方法。

    根据泡不同种类的茶，我们就可以定义各种不同的子类。在子类中，只需要给出步骤2（放茶叶）这个方法的具体实现即可。例如：泡绿茶只需要在步骤2的方法中，给出放入绿茶茶叶的具体实现即可。

 泡红茶的子类也是一样

运行示例

运行结果

五 总结

        模板方法模式是一种类行为型模式。它是基于继承的代码复用技术。模版方法模式将各子类的公共行为提取出来都到父类中，只将可变行为留给子类来实现。模板方法模式在父类定义了框架算法的模板方法，以确保通过父类来控制处理流程的逻辑顺序。模板方法模式在使得顶层逻辑框架不变的情况下，实现各不相同的算法逻辑。

优点：

1. 模板方法模式是将相同行为放在父类中，而子类只负责实现不同的行为，从而去除了子类中重复的代码。
2. 模板方法模式在父类中定义了模板方法，模板方法是一个算法框架，子类只负责实现细节的处理。可以保证了子类算法步骤的执行次序。
3. 模板方法模式中子类是覆写了父类的基本方法，不同的子类只是提供了基本方法的不同实现，这样在更换和增加新的子类就很方便，符合单一职责原则和开闭原则。