简介

模板方法模式（Template Method Pattern），又称为模板模式，它属于行为型设计模式。是指定义一个操作中算法的骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下即可重定义该算法的某些特定步骤。

模板方法模式实际上封装了一个固定流程，该流程有几个步骤组成，具体步骤可以由子类进行不同的实现。

注意事项：为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。

结构

模板方法模式类图

抽象模板类

负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。这些方法的定义如下。

  • ① 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。

  • ② 基本方法：是整个算法中的一个步骤，包含以下几种类型。

    • 抽象方法：在抽象类中声明，由具体子类实现。

    • 具体方法：在抽象类中已经实现，在具体子类中可以继承或重写它。

    • 钩子方法：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。

具体实现类

实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤。

优缺点

优点：

  • 提高代码复用性：将算法的骨架定义在父类中，子类只需要实现具体的细节部分，减少了代码的重复。

  • 符合开闭原则：在模板模式种，由父类控制子类的执行，通过子类对父类进行扩展增加新的行为，符合“开闭原则”。

  • 提高代码可维护性：模板模式定义了一套固定的模板，便于开发人员理解和修改，易于维护。

缺点：

  • 部分子类可能无法灵活定制：由于模板模式制定的是一个固定的结构，所以某些子类可能无法适用，导致无法实现特定的需求或定制。

  • 类的数量增加：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。

使用场景

算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。 当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。 当需要控制子类的扩展时，模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展。

模板的实现

模板方法模式的代码如下：

public class TemplateMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass tm = new ConcreteClass();
        tm.TemplateMethod();
    }
}
//抽象类
abstract class AbstractClass {
    //模板方法
    public void TemplateMethod() {
        SpecificMethod();
        abstractMethod1();
        abstractMethod2();
    }
    //具体方法
    public void SpecificMethod() {
        System.out.println("抽象类中的具体方法被调用...");
    }
    //抽象方法1
    public abstract void abstractMethod1();
    //抽象方法2
    public abstract void abstractMethod2();
}
//具体子类
class ConcreteClass extends AbstractClass {
    public void abstractMethod1() {
        System.out.println("抽象方法1的实现被调用...");
    }
    public void abstractMethod2() {
        System.out.println("抽象方法2的实现被调用...");
    }
}

程序运行结果如下：

抽象类中的具体方法被调用...
抽象方法1的实现被调用...
抽象方法2的实现被调用...

应模板的用示例

我们再来看个例子： 假设现在我们要去银行办理一些业务，我们必须经历的流程是取号. 排队. 办理业务. 离开。现在除了办理业务有所不同之外，其余的步骤都是相同的，这时候我们可以使用模板方法模式来设计，相同的方法全都可以在父类中定义，不确定的方法就定义成抽象方法，由子类自己去实现 代码如下：

public abstract class Bank {
​
    public void service(){
        getNum();
        doWait();
        doService();
        doExit();
    }
​
    protected void getNum() {
        System.out.println("取号中...");
    }
​
    protected void doWait() {
        System.out.println("排队中...");
    }
​
    protected abstract void doService();
​
    protected void doExit() {
        System.out.println("离开...");
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Bank peopleToDeposit = new PeopleToDeposit();
        peopleToDeposit.service();
    }
​
}
​
class PeopleToDeposit extends Bank {
​
    @Override
    protected void doService() {
        System.out.println("存款中...");
    }
}

输出结果如下：

取号中...
排队中...
存款中...
离开...

我们只需要在子类中实现doService方法的业务逻辑，而整体的流程已经被父类定义好了，我们只需要调用service方法按照父类的模板去运行就行了，这就是模板方法。

模式的扩展

但这时候问题又来了，要是某个带着黑墨镜，大金链子，挺着大肚子的暴发户走进银行说自己是VIP，不想排队咋办？模板方法模式也为我们提供了钩子方法来解决这一问题，我们将代码稍微改造一下：

public abstract class Bank {
​
    public void service(){
        if (!isVIP()) {
            getNum();
            doWait();
        }
        doService();
        doExit();
    }
​
    protected abstract boolean isVIP();
​
    protected void getNum() {
        System.out.println("取号中...");
    }
​
    protected void doWait() {
        System.out.println("排队中...");
    }
​
    protected abstract void doService();
​
    protected void doExit() {
        System.out.println("离开...");
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Bank baoFaHu = new BaoFaHu();
        baoFaHu.service();
    }
​
}
​
class BaoFaHu extends Bank {
​
    @Override
    protected boolean isVIP() {
        return true;
    }
​
    @Override
    protected void doService() {
        System.out.println("存款中...");
    }
}

输出结果如下：

存款中...
离开...

在模板方法中通过逻辑控制方法执行顺序，然后子类通过重写钩子方法就可以改变父类中的模板方法，这样身为VIP的暴发户就不用取号和排队了。