模板方法模式（Template Method Pattern）

Posted 2021-07-23 顧棟

文章目录

• 模板方法模式（Template Method Pattern）
• • 模板方法的定义
  • 模板方法的结构
  • • 抽象类/抽象模板（Abstract Class）
    • 具体子类/具体实现（Concrete Class）
  • 模板方法的优点
  • 模板方法的缺点
  • 模板方法的实现
  • 模板方法的使用场景

模板方法模式（Template Method Pattern）

模板方法的定义

定义一个操作中的算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。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。

模板方法的结构

模板方法模式包含以下主要角色。

抽象类/抽象模板（Abstract Class）

抽象模板类，负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。这些方法的定义如下。

① 模板方法：定义了算法的骨架，可以有一个或几个，一般是一个具体方法，也就是一个框架，实现对基本方法的调度，完成固定的逻辑。

② 基本方法：基本方法也叫做基本操作，是由子类实现的方法，并且在模板方法被调用。包含以下几种类型。

• 抽象方法：在抽象类中声明，由具体子类实现。
• 具体方法：在抽象类中已经实现，在具体子类中可以继承或重写它。
• 钩子方法：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。

具体子类/具体实现（Concrete Class）

具体实现类，实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤。

模板方法的优点

1. 它封装了不变部分，扩展可变部分。它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。
2. 它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用。
3. 部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。

模板方法的缺点

1. 对每个不同的实现都需要定义一个子类，这会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，间接地增加了系统实现的复杂度。
2. 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。
3. 由于继承关系自身的缺点，如果父类添加新的抽象方法，则所有子类都要改一遍。

模板方法的实现

public abstract class AbstractTemplate {
    public void templateMethod() {
        checkNumber();
        queueUp();
        handleBusiness();
        serviceEvaluation();
    }

    public void checkNumber() {
        System.out.println("checkNumber...");
    }

    public void queueUp() {
        System.out.println("queueUp...");

    }

    /**
     * 业务办理
     */
    public abstract void handleBusiness();

    public void serviceEvaluation() {
        System.out.println("serviceEvaluation...");

    }
}

public class SaveMoney extends AbstractTemplate {
    @Override
    public void handleBusiness() {
        System.out.println("Save money to bank.");
    }
}

public class TakeMoney extends AbstractTemplate {

    @Override
    public void handleBusiness() {
        System.out.println("Take money from bank.");

    }
}

public static void main(String[] args) {
    // 取钱流程
    AbstractTemplate take = new TakeMoney();
    take.templateMethod();
    // 存钱流程
    AbstractTemplate save = new SaveMoney();
    save.templateMethod();
}

模板方法的使用场景

1. 算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
2. 当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先，要识别现有代码中的不同之处，并且将不同之处分离为新的操作。最后，用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。
3. 当需要控制子类的扩展时，模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展。
4. 重要、复杂的算法，可以把核心算法设计为模板方法，周边的相关细节功能则由各个子类实现。

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本文主要参考：

1. 小傅哥的《重学Java模式》
2. 《C语言中文网》设计模式的相关内容
3. 《设计模式之禅》第二版 秦小波