设计模式之模板方法模式

1. 模板方法模式（Template Method）

        模板方法模式是带有模板功能的模式，组成模板的抽象方法被定义在父类中，父类只负责管理子类可以调用哪些方法，而抽象方法的具体实习由子类完成，在子类中决定具体的处理流程。也就是说，在不同的子类中实现不同的具体处理，但无论子类中具体如何实现，处理的流程都会按照父类中定义的那样进行。

        像这样在父类中定义处理流程的框架，在子类中实现具体处理的模式就称为Template Method模式。

1.1. 模式架构

• 抽象类（AbstractClass）：抽象模板类负责给出算法的轮廓和骨架，它由一个模板方法和若干个基本方法构成。模板方法定义了整体的骨架，按某种顺序执行调用其包含的基本方法，基本方法的具体流程由具体子类实现。
• 具体类（ConcreteClass）：负责实现抽象类中定义的抽象方法，这些方法会在抽象类中被调用。

1.2. 示例代码实现

        场景：平常做饭时大致流程是有统一的模板的，具体的做饭流程一致，区别在于不同的菜有不同的处理工序，该业务就很适合使用模板方法模式。

抽象类（AbstractClass）：

抽象模板类CookDiner

public abstract class CookDiner {
    public abstract void WashFoods();//交给子类去实现抽象方法WashFoods
    public abstract void CutFoods();//交给子类去实现抽象方法CutFoods
    public final void Cook(){//本抽象类中实现的Cook方法，确定执行骨架和流程
        WashFoods();
        CutFoods();
        //做饭
        System.out.println("开始做饭");
    }
}

具体类（ConcreteClass）：

具体类Vegetables

public class Vegetables extends CookDiner {//Vegetables类是CookDiner类的子类
    private String vegetName;

    public Vegetables(String vegetName) {
        this.vegetName = vegetName;
    }

    @Override
    public void WashFoods() {//重写WashFoods方法，该方法会在Cook方法中被调用
        System.out.println("开始洗：" + vegetName);
    }

    @Override
    public void CutFoods() {//重写CutFoods方法，该方法会在Cook方法中被调用
        System.out.println("开始切：" + vegetName);
    }
}

具体类Meat

public class Meat extends CookDiner {//Meat类是CookDiner类的子类
    private String meatName;

    public Meat(String meatName) {
        this.meatName = meatName;
    }

    @Override
    public void WashFoods() {//重写WashFoods方法，该方法会在Cook方法中被调用
        System.out.println("开始洗：" + meatName);
    }

    @Override
    public void CutFoods() {//重写CutFoods方法，该方法会在Cook方法中被调用
        System.out.println("开始切：" + meatName);
    }
}

Main类：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //生成一个持有"黄瓜"的Vegetables类的实例
        CookDiner cookVeget = new Vegetables("黄瓜");
        //生成一个持有"牛肉"的Meat类的实例
        CookDiner cookMeat = new Meat("牛肉");

        //cookVeget、cookMeat都是CookDiner类的子类
        cookVeget.Cook();//可以调用继承的Cook方法
        cookMeat.Cook();//实际的程序行为取决于cookVeget类和cookMeat类的具体实现
    }
}

执行结果：

开始洗：黄瓜

开始切：黄瓜

开始做饭

开始洗：牛肉

开始切：牛肉

开始做饭

        在以上示例代码中，抽象模板类CookDiner定义了程序行为的框架和流程，父类通过Cook方法来按照流程处理方法，具体的方法由其子类Vegetables、Meat来实现。

        与策略模式不同的是，模板方法模式会改变部分程序行为，而策略模式是用于替换整个算法。

1.3. 优缺点

优点：

• 代码复用：将公共代码抽取到模板方法中，避免重复实现。
• 扩展性：子类可以根据需要重写特定步骤，不影响算法整体结构。
• 结构清晰：算法框架清晰可见，易于理解和维护。

缺点：

• 固化框架：有时过度使用模板方法可能会导致框架过于固定，不利于灵活应对变化。
• 复杂度增加：可能会增加系统的复杂度，特别是当算法步骤较多、逻辑复杂时。

适用场景：

• 多个子类有共同的方法，并且逻辑基本相同：通过模板方法将这些共同的方法提取到父类中，避免重复代码。
• 需要控制子类的扩展：模板方法定义了算法的框架，子类只需实现特定的细节，而框架本身不变。