设计模式-模板方法模式

模板方法模式（Template Method Pattern），定义一个操作中的算法骨架，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。

模板方法模式的核心思想是“好莱坞原则”——“不要调用我们，我们会调用你（Don't call us, we'll call you）”。父类定义好一套固定的算法执行流程，而将其中多变的具体环节留给子类去实现，实现了代码复用与流程控制的统一。

优缺点

优点

• 代码复用，减少冗余： 将公共步骤与算法骨架抽取到父类中，子类只需关注自身特殊的业务逻辑。
• 锁定流程，规范行为： 父类统筹控制整体算法结构，防止子类无意破坏或修改算法的执行顺序。
• 符合开闭原则（OCP）： 增加新的算法实现只需新增一个子类，扩展方便，不影响原有的父类与其他子类。

缺点

• 类数量增加： 每一个不同的具体实现都需要定义一个子类，可能导致系统中的类数量膨胀。
• 反向控制带来阅读成本： 子类方法被父类调用，对于不熟悉继承链的代码阅读者来说，理解代码执行流程相对困难。
• 骨架修改影响较大： 一旦父类的模板方法结构发生变动，所有子类都会受到波及。

举个例子

制作冲泡饮料（Beverage），整体流程都是固定的：

烧水 -> 冲泡 -> 倒入杯中-> 加调味料

其中 烧开水 和 倒入杯中 是所有饮料通用的步骤；而 冲泡 与 加调味料 则由具体饮料自行决定。此外，还可以通过 “钩子（Hook）” 决定是否要加调味料。

代码实现

// 抽象父类：定义算法骨架
public abstract class Beverage {

// 模板方法：定义整体流程（用 final 修饰，防止子类颠倒或修改步骤）
public final void makeBeverage() {
boilWater();
brew();
pourInCup();
// 通过钩子方法控制是否执行某个步骤
if (customerWantsCondiments()) {
addCondiments();
}
}

// 通用具体步骤 1：烧水
private void boilWater() {
System.out.println("将水烧开到 100℃");
}

// 通用具体步骤 2：倒进杯子
private void pourInCup() {
System.out.println("倒入杯中");
}

// 抽象步骤 1：冲泡（子类必须实现）
protected abstract void brew();

// 抽象步骤 2：加调味料（子类必须实现）
protected abstract void addCondiments();

// 钩子方法（Hook）：默认提供标准逻辑，子类可按需重写Override
protected boolean customerWantsCondiments() {
return true;
}
}

// 具体子类 1：咖啡
public class Coffee extends Beverage {
@Override
protected void brew() {
System.out.println("用滤纸萃取咖啡粉");
}

@Override
protected void addCondiments() {
System.out.println("加入牛奶和糖");
}
}

// 具体子类 2：茶（重写钩子，不加调料）
public 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("加入柠檬片");
}

// 重写钩子：原味茶不加调味料
@Override
protected boolean customerWantsCondiments() {
return false;
}
}

客户端调用

public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("=== 制作咖啡 ===");
Beverage coffee = new Coffee();
coffee.makeBeverage();

System.out.println("\\n=== 制作原味茶 ===");
Beverage tea = new Tea();
tea.makeBeverage();
}
}

=== 制作咖啡 ===
将水烧开到 100℃
用滤纸萃取咖啡粉
倒入杯中
加入牛奶和糖

=== 制作原味茶 ===
将水烧开到 100℃
用沸水浸泡茶叶
倒入杯中

模板方法模式的组成要素

适用场景

• 固定流程骨架： 多个子类有通用的处理流程，但具体细节不同（例如：数据导入/导出流程、订单结算流程）。
• 框架开发与扩展点设计： 框架定义好生命周期，开发者只需填写实现代码 （如 Spring 中的 JdbcTemplate，Servlet 中的 HttpServlet.service() 与 doGet()/doPost()）。
• 重构抽取公共代码： 当发现多个类中存在大量重复的代码逻辑、且执行步骤顺序高度一致时，可将公共部分抽离至父类模板中。