设计模式-模板方法模式(Template Method)

本文深入讲解了模板方法模式的概念及其实现方式,通过定义一个模板结构来调用子类的具体实现,保持算法骨架不变,允许子类重写某些步骤。

模板方法模式就是定义一个模板结构(调用关系),将具体内容延迟到子类去实现,在不改变模板结构的前提下在子类中重新定义模板中的内容。模板方法模式是基于"继承"的,将相同部分的代码放在抽象的父类中,而将不同的代码放入不同的子类中。

public abstract class AbstractTemplate {
    /**
     * 模板方法
     * 模板结构(先调用抽象方法,接着调用空方法,最后调用实现的方法)
     */
    public void templateMethod(){
        //调用基本方法
        abstractMethod();
        hookMethod();
        concreteMethod();
    }
    /**
     * 基本方法的声明(由子类实现)
     */
    protected abstract void abstractMethod();
    /**
     * 基本方法(空方法)
     */
    protected void hookMethod(){}
    /**
     * 基本方法(已经实现)
     */
    private final void concreteMethod(){
        System.out.println("it is a concreteMethod");
    }
}

具体模板类,实现了父类所声明的基本方法,abstractMethod()方法所代表的就是强制子类实现的剩余逻辑,而hookMethod()方法是可选择实现的逻辑,不是必须实现的。

public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate{
    //基本方法的实现
    @Override
    public void abstractMethod() {
        //业务相关的代码
    }
    //重写父类的方法
    @Override
    public void hookMethod() {
        //业务相关的代码
    }
}

模板模式的关键是:子类可以置换掉父类的可变部分,但是子类却不可以改变模板方法所代表的顶级逻辑。

 

<think>嗯,用户问的是模板方法模式,属于设计模式的一种。首先,我需要确认设计模式在软件工程中的位置。设计模式属于面向对象编程的范畴,是解决常见问题的经验总结。模板方法模式属于行为型设计模式,这点要明确。 接下来,用户想知道如何系统地学习。我得考虑学习路径。首先应该掌握面向对象的基础,比如封装、继承、多态。然后了解设计模式的分类,比如创建型、结构型、行为型。模板方法属于行为型,可能需要重点讲解其结构和应用场景。 用户可能对模板方法模式的具体实现不太清楚,需要举例子。比如,冲泡饮料的流程,咖啡和茶的不同步骤,用抽象类定义模板方法,子类实现具体步骤。这样用户更容易理解。 还要注意LaTeX格式的问题。在解释模式结构时,可能需要用类图或代码示例,但用户要求用中文,并且用行内数学表达式的话,可能不太适用。不过,系统级指令要求独立公式用$$...$$,所以如果有需要的话,可以适当使用,但这里可能更多是文字描述。 用户可能希望知道学习资源。推荐书籍如《设计模式:可复用面向对象软件的基础》,也就是GoF的那本书。还有在线资源,比如Refactoring.Guru,或者中文博客、视频教程。同时,实践很重要,建议通过项目应用来巩固知识。 另外,用户可能混淆了不同的设计模式,需要区分模板方法与其他模式,比如策略模式。模板方法通过继承实现,而策略模式使用组合,这样对比可以帮助用户更好理解各自的适用场景。 要确保回答结构清晰,分点说明。先介绍模板方法模式的定义、所属类别,再讲结构和实例,最后给出学习路径和资源。这样用户能一步步理解,并知道如何系统学习。</think>模板方法模式Template Method)是**面向对象编程**领域的知识,属于**设计模式**中的一种行为型模式(Behavioral Pattern)。它关注于**算法框架的复用**和**流程步骤的标准化**,是软件工程中用于提高代码复用性和扩展性的重要方法。 --- ### 一、模板方法模式的核心概念 1. **定义** 定义一个操作中的算法骨架,将某些步骤延迟到子类中实现,使得子类可以不改变算法结构即可重新定义特定步骤。 2. **关键点** - **抽象类**:定义算法骨架(模板方法)和抽象步骤。 - **具体子类**:实现父类定义的抽象步骤,但不改变算法流程。 3. **典型应用场景** - 需要统一流程但允许部分步骤灵活变化的场景(如数据处理流水线、文档生成工具)。 - 框架设计中定义扩展点(如Spring框架的JdbcTemplate)。 --- ### 二、如何系统学习模板方法模式? #### 第1步:掌握前置知识 1. **面向对象基础** - 封装、继承、多态 - 抽象类与接口的区别 2. **设计模式分类** - 创建型(如工厂模式) - 结构型(如适配器模式) - 行为型(模板方法属于此类) #### 第2步:理解模式结构与实现 1. **UML类图** ```plaintext +---------------------+ | AbstractClass | +---------------------+ |+ templateMethod() | |+ primitiveStep1() |← abstract |+ primitiveStep2() |← abstract +---------------------+ △ | 继承 +---------------------+ | ConcreteClass | +---------------------+ |+ primitiveStep1() |← 具体实现 |+ primitiveStep2() |← 具体实现 +---------------------+ ``` 2. **代码示例**(Java) ```java // 抽象类定义模板 abstract class DataProcessor { public final void process() { // 模板方法(final防止子类覆盖) loadData(); transformData(); saveResult(); } protected abstract void transformData(); // 抽象步骤 protected void loadData() { // 默认实现(可被子类覆盖) System.out.println("Loading data..."); } protected void saveResult() { System.out.println("Saving result..."); } } // 具体子类实现 class CSVProcessor extends DataProcessor { @Override protected void transformData() { System.out.println("Transforming CSV data..."); } } ``` #### 第3步:对比相关模式 | 模式 | 核心差异 | 适用场景 | |---------------|---------------------------------|----------------------------| | **模板方法** | 通过继承控制流程,父类定义骨架 | 流程固定,部分步骤可变 | | **策略模式** | 通过组合切换算法,接口定义行为 | 需要动态替换完整算法 | | **工厂方法** | 延迟对象创建到子类 | 对象创建过程需要扩展 | --- ### 三、系统学习路径建议 1. **经典书籍** -设计模式:可复用面向对象软件的基础》(GoF经典) - 《Head First设计模式》(更适合入门) 2. **实践方法** - 在框架源码中找案例(如Spring的JdbcTemplate- 尝试重构重复代码,用模板方法统一流程 *例如:不同格式报表导出功能的统一处理* 3. **扩展学习资源** - 在线教程:Refactoring.Guru(图文并茂的交互式教程) - 视频课程:极客时间《设计模式之美》 - 开源项目:Apache Commons、Guava库的设计模式实践 --- ### 四、常见面试问题(检验学习效果) 1. 模板方法模式与策略模式的区别是什么? 2. 模板方法中为什么要用`final`修饰模板方法? 3. 如何避免模板方法模式导致的类爆炸问题? 4. 举一个你在实际项目中应用模板方法的例子。 --- 通过理论学习->代码实践->源码分析->项目应用的闭环学习路径,可以系统掌握这一模式。关键要理解**流程标准化**与**扩展点设计**的平衡,这是软件设计中高频使用的核心技能。
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