Template Method - 模板方法模式

本文介绍了模板方法(TemplateMethod)模式的概念与应用。该模式通过将算法步骤定义为模板,并允许子类重写部分步骤来改变行为,适用于具有统一操作流程但细节各异的场景。

 Template Method模式也叫模板方法模式,是由GoF提出的23种设计模式中的一种。Template Method模式是行为模式之一,它把具有特定步骤算法中的某些必要的处理委让给抽象方法,通过子类继承对抽象方法的不同实现改变整个算法的行为。

本文介绍设计模式中的模板方法(Template Method)模式的概念,用法,以及实际应用中怎么样使用Template Method模式进行开发。

Template Method模式的概念
Template Method模式正如其名,在作为抽象类的父类里,定义了一个具有固定算法并可以细分为多个步骤的模板方法(public),Template Method模式把这些可以被细分的可变步骤抽象为可以被子类重载的抽象方法(protected abstract),并通过在子类中的重载(重新定义),做到无需改变模板方法的算法步骤而可以重新定义该算法中的某些特定的步骤。
如图[该图出自维基百科wikipedia.org]:



我们结合上面的定义解释一下该图。
- AbstractClass便相当于上述作为抽象类的父类,ConcreteClass便是具体的实现子类。具体的应用中,可能存在一到多个实现子类。
- AbstractClass定义了一个public的templateMethod()模板方法以及作为步骤的method1()与method2()方法。
- AbstractClass#templateMethod()方法体调用method1()与method2()方法
    public void templateMethod() {
        ...
        this.method()1;
        ...
        this.method()2;
        ...
    }
- method1()与method2()方法为受保护的抽象方法(protected abstract)。实现子类ConcreteClass需要重载该方法。

Template Method模式的应用场景
Template Method模式一般应用在具有以下条件的应用中:
- 具有统一的操作步骤或操作过程
- 具有不同的操作细节
- 存在多个具有同样操作步骤的应用场景,但某些具体的操作细节却各不相同

模板方法设计模式Template Method Design Pattern)是一种行为型设计模式,用于定义算法的骨架,同时允许子类在不改变算法结构的情况下重新定义某些步骤。该模式通过将不变的部分封装在抽象基类中,并将可变部分延迟到子类中实现,从而实现了代码复用和扩展性。 ### UML 类图 以下是 `Template Method` 模式的典型 UML 类图结构: ``` +---------------------+ | AbstractClass | +---------------------+ | + templateMethod(): void | | # primitiveOperation1(): void | | # primitiveOperation2(): void | +---------------------+ ▲ | +---------------------+ | ConcreteClass | +---------------------+ | # primitiveOperation1(): void | | # primitiveOperation2(): void | +---------------------+ ``` - **AbstractClass**:定义了一个模板方法 `templateMethod()`,其中包含算法的整体流程,并调用若干原语操作(primitive operations)。这些原语操作通常被声明为受保护的抽象方法,由子类具体实现。 - **ConcreteClass**:继承自 `AbstractClass`,并实现了具体的原语操作。 ### 示例代码 以下是一个使用模板方法模式的 Java 实现示例,展示了如何定义一个算法框架并在子类中实现具体步骤: ```java // 抽象类,定义模板方法和原语操作 abstract class Game { abstract void initialize(); abstract void startPlay(); abstract void endPlay(); // 模板方法,定义游戏流程 public final void play() { initialize(); // 初始化游戏 startPlay(); // 开始游戏 endPlay(); // 结束游戏 } } // 具体类 - 足球游戏 class FootballGame extends Game { @Override void initialize() { System.out.println("Football Game Initialized! Start playing."); } @Override void startPlay() { System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!"); } @Override void endPlay() { System.out.println("Football Game Finished!"); } } // 测试类 public class TemplateMethodPatternDemo { public static void main(String[] args) { Game game = new FootballGame(); game.play(); // 调用模板方法 } } ``` 运行结果: ``` Football Game Initialized! Start playing. Football Game Started. Enjoy the game! Football Game Finished! ``` 上述代码展示了模板方法模式的核心思想:父类控制整体流程,子类实现具体细节[^2]。
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