设计模式之-模板方法模式，（TemplateMothed）

Template Method 是一种行为设计模式，它在父类中定义了一个算法的框架，允许子类在不改变算法结构的情况下重写算法的特定步骤。

核心思想

• 固定算法骨架：将不变的部分（算法步骤）放到父类中实现

• 可变部分抽象：将可能变化的部分抽象为方法，由子类实现

• 好莱坞原则："Don't call us, we'll call you" - 父类控制流程，子类提供实现

主要角色

1. AbstractClass（抽象类）：定义模板方法和抽象步骤

2. ConcreteClass（具体子类）：实现抽象步骤

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使用Template Method模板方法模式模拟一个饮料制作系统。

场景描述

我们实现一个饮料制作系统，咖啡和茶的制作流程基本相同（煮沸水->冲泡->倒入杯子->加调料），但具体冲泡方式和调料不同。

首先定义一个抽象类

// 1. 抽象类（定义模板方法）
abstract class Beverage {
    
    // 模板方法（final防止子类覆盖算法结构）
    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }
    
    // 通用步骤（直接实现）
    private void boilWater() {
        System.out.println("煮沸水");
    }
    
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯子");
    }
    
    // 抽象步骤（由子类实现）
    protected abstract void brew();
    protected abstract void addCondiments();
}

具体的实现类

// 2. 具体子类：咖啡
class Coffee extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("用沸水冲泡咖啡粉");
    }
    
    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加糖和牛奶");
    }
}

// 3. 具体子类：茶
class Tea extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("用沸水浸泡茶叶");
    }
    
    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加柠檬");
    }
}

模拟这一个过程

// 4. 客户端
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("制作咖啡:");
        Beverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareRecipe();
        
        System.out.println("\n制作茶:");
        Beverage tea = new Tea();
        tea.prepareRecipe();
    }
}

输出结果

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模式特点

1. 模板方法：

   • 必须是 final 方法，防止子类修改算法结构

   • 包含固定步骤和抽象方法调用

2. 钩子方法（可选）：

   // 在抽象类中添加钩子方法
   protected boolean customerWantsCondiments() {
       return true; // 默认加调料
   }
   
   // 修改模板方法
   public final void prepareRecipe() {
       boilWater();
       brew();
       pourInCup();
       if (customerWantsCondiments()) {
           addCondiments();
       }
   }
   
   // 子类可以覆盖钩子方法
   class Coffee extends Beverage {
       @Override
       protected boolean customerWantsCondiments() {
           return false; // 咖啡不加调料
       }
   }

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模式优势

1. 代码复用：将公共代码放在父类中

2. 扩展可控：子类只能改变特定步骤，不能改变流程

3. 符合开闭原则：新增饮料类型只需添加子类

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实际应用场景

1. 框架设计（如Spring的JdbcTemplate）

2. 算法骨架固定但部分步骤可变的情况

3. 需要控制子类扩展点的场景

Spring中的模板方法示例：

public abstract class JdbcTemplate {
    public final Object execute(String sql) {
        Connection con = getConnection();
        Statement stmt = con.createStatement();
        ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
        Object result = doInStatement(rs); // 抽象方法
        release(con, stmt, rs);
        return result;
    }
    
    protected abstract Object doInStatement(ResultSet rs);
}

通过这个饮料制作的例子，你可以清晰看到模板方法模式如何固定流程框架，同时允许灵活变化具体实现。