设计模式学习笔记--模板方法模式(详细笔记)

1. 概述

使用背景：

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• 定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
• 一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。

定义：

《大话设计模式》

模板方法模式，定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

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在模板模式（Template Pattern）中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。这种类型的设计模式属于行为型模式。

**类型：**行为型

结构：

《大话设计模式》

《深入设计模式》

适用场景：

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• 1、有多个子类共有的方法，且逻辑相同。
• 2、重要的、复杂的方法，可以考虑作为模板方法。

《深入设计模式》

• 当你只希望客户端扩展某个特定算法步骤， 而不是整个算法或其结构时， 可使用模板方法模式。

模板方法将整个算法转换为一系列独立的步骤， 以便子类能对其进行扩展， 同时还可让超类中所定义的结构保持完整。

• 当多个类的算法除一些细微不同之外几乎完全一样时， 你可使用该模式。 但其后果就是， 只要算法发生变化， 你就可能需要修改所有的类。

在将算法转换为模板方法时， 你可将相似的实现步骤提取到超类中以去除重复代码。 子类间各不同的代码可继续保留在子类中。

实现方式：

1. 分析目标算法， 确定能否将其分解为多个步骤。 从所有子类的角度出发， 考虑哪些步骤能够通用， 哪些步骤各不相同。
2. 创建抽象基类并声明一个模板方法和代表算法步骤的一系列抽象方法。 在模板方法中根据算法结构依次调用相应步骤。 可用 final最终修饰模板方法以防止子类对其进行重写。
3. 虽然可将所有步骤全都设为抽象类型， 但默认实现可能会给部分步骤带来好处， 因为子类无需实现那些方法。
4. 可考虑在算法的关键步骤之间添加钩子。
5. 为每个算法变体新建一个具体子类， 它必须实现所有的抽象步骤， 也可以重写部分可选步骤。

优点：

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• 1、封装不变部分，扩展可变部分。
• 2、提取公共代码，便于维护。
• 3、行为由父类控制，子类实现。

《深入设计模式》

• 你可仅允许客户端重写一个大型算法中的特定部分， 使得算法其他部分修改对其所造成的影响减小。
• 你可将重复代码提取到一个超类中。

缺点：

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• 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。

《深入设计模式》

• 部分客户端可能会受到算法框架的限制。
• 通过子类抑制默认步骤实现可能会导致违反_里氏替换原则_。
• 模板方法中的步骤越多， 其维护工作就可能会越困难。

与其他设计模式的联系：

《深入设计模式》

• 工厂方法模式是模板方法模式的一种特殊形式。 同时， 工厂方法可以作为一个大型模板方法中的一个步骤。
• 模板方法基于继承机制： 它允许你通过扩展子类中的部分内容来改变部分算法。 策略模式基于组合机制： 你可以通过对相应行为提供不同的策略来改变对象的部分行为。 模板方法在类层次上运作， 因此它是静态的。 策略在对象层次上运作， 因此允许在运行时切换行为。

识别方法： 模版方法可以通过行为方法来识别， 该方法已有一个在基类中定义的 “默认” 行为。

2. 使用实例

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• 1、在造房子的时候，地基、走线、水管都一样，只有在建筑的后期才有加壁橱加栅栏等差异。
• 2、西游记里面菩萨定好的 81 难，这就是一个顶层的逻辑骨架。
• 3、spring 中对 Hibernate 的支持，将一些已经定好的方法封装起来，比如开启事务、获取 Session、关闭 Session 等，程序员不重复写那些已经规范好的代码，直接丢一个实体就可以保存。

《深入设计模式》

这里是一些核心 Java 程序库中模版方法的示例：

• java.io.InputStream、 java.io.OutputStream、 java.io.Reader 和 java.io.Writer 的所有非抽象方法。
• java.util.AbstractList、 java.util.AbstractSet 和 java.util.AbstractMap 的所有非抽象方法。
• javax.servlet.http.HttpServlet， 所有默认发送 HTTP 405 “方法不允许” 错误响应的 do­XXX()方法。 你可随时对其进行重写。