设计模式之模板方法

在软件开发中，我们经常会遇到一些算法步骤固定但某些步骤需要由子类具体实现的场景。为了避免重复代码并确保逻辑一致性，模板方法模式（Template Method Pattern） 提供了一种优雅的解决方案。本文将详细探讨模板方法模式的定义、应用场景、优点以及如何在实际项目中使用这一模式来编写更加灵活和可维护的代码。

一、模板方法模式概述

模板方法模式是一种行为型设计模式，它允许你在父类中定义一个算法的骨架，并将某些步骤的实现延迟到子类中。这样一来，子类可以重新定义算法的某些步骤，而不会改变算法的整体结构。

1.1 模板方法模式的结构

模板方法模式主要包括以下几个部分：

• 抽象类（Abstract Class）：定义算法的骨架，并包含一个模板方法（template method）。模板方法定义了算法的步骤，并调用抽象方法来完成这些步骤。
• 具体子类（Concrete Classes）：继承抽象类，实现其未实现的抽象方法，从而完成算法的具体步骤。

下图展示了模板方法模式的典型结构：

┌────────────────────┐
│  AbstractClass     │
│────────────────────│
│+ templateMethod()  │
│────────────────────│
│+ primitiveOperation1()  │
│+ primitiveOperation2()  │
└────────────────────┘
        ▲
        │
┌────────────────────┐
│ ConcreteClass       │
│────────────────────│
│+ primitiveOperation1() │
│+ primitiveOperation2() │
└────────────────────┘

1.2 模板方法模式的优点

• 代码复用：将通用的算法逻辑放在抽象类中，避免子类之间重复相同的代码。
• 控制流程：抽象类中的模板方法控制着整个算法的流程，确保逻辑的一致性，而具体的实现细节则由子类来提供。
• 灵活性：子类可以根据需要覆盖父类中的方法，从而改变或扩展算法的某些步骤。

二、模板方法模式的应用场景

模板方法模式适用于以下场景：

• 算法步骤固定：当一个算法的步骤在高层次上是固定的，但某些步骤需要在子类中实现时，可以使用模板方法模式。
• 避免重复代码：在多个子类中存在相似的代码或逻辑时，可以将相同的部分提取到父类中，而将不同的部分留给子类实现。
• 标准化流程：当需要确保某个操作流程在各个子类中保持一致性时，可以使用模板方法模式来统一流程。

三、模板方法模式的实现

接下来，我们通过一个简单的例子来展示如何在实际开发中使用模板方法模式。

假设我们正在开发一个文档处理系统，不同类型的文档（如Word文档、PDF文档）有相似的处理流程，但每种文档格式的读取和保存方式不同。我们可以使用模板方法模式来实现这一需求。

3.1 定义抽象类

首先，我们定义一个抽象类DocumentProcessor，它包含了处理文档的通用步骤（读取、处理、保存），并定义了一个模板方法processDocument()。

public abstract class DocumentProcessor {
   
    // 模板方法，定义了处理文档的步骤
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