前言

当我们需要在一个算法的框架中定义算法的骨架，并将一些步骤的具体实现留给子类来完成时，模板方法模式是一种非常有用的设计模式。这篇博客将介绍模板方法模式的概念，并提供一个简单的Java代码示例来说明如何使用模板方法模式。

模板方法模式简介

模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，将算法中的一些步骤的具体实现延迟到子类中。这种模式有助于在不改变算法整体结构的情况下，允许子类定制算法的特定步骤。

模板方法模式包括以下主要角色：

抽象类（Abstract Class）：定义算法的骨架，包括一个模板方法和一些抽象方法，这些抽象方法由子类来实现。
具体子类（Concrete Subclass）：实现抽象类中的抽象方法，完成算法的具体步骤。

Java代码示例

假设我们正在开发一个咖啡和茶的制作应用程序。制作咖啡和茶的过程有一些共同的步骤，但也有一些特定于每种饮料的步骤。我们可以使用模板方法模式来处理这种情况。

首先，让我们创建一个抽象类 Beverage，它定义了制作饮料的模板方法以及一些抽象方法：

// 抽象类
public abstract class Beverage {// 模板方法，定义了制作饮料的算法骨架public final void prepareBeverage() {boilWater();brew();pourInCup();addCondiments();}// 抽象方法，由子类实现protected abstract void brew();protected abstract void addCondiments();// 共同的步骤private void boilWater() {System.out.println("Boiling water");}private void pourInCup() {System.out.println("Pouring into cup");}
}

接下来，我们可以创建具体的子类，分别表示咖啡和茶，实现它们的特定步骤：

// 具体子类：咖啡
public class Coffee extends Beverage {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("Dripping Coffee through filter");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("Adding Sugar and Milk");}
}// 具体子类：茶
public class Tea extends Beverage {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("Steeping the tea");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("Adding Lemon");}
}

现在，我们可以在客户端代码中使用这些具体子类来制作咖啡和茶：

public class Main {public static void main(String[] args) {Beverage coffee = new Coffee();Beverage tea = new Tea();System.out.println("Making coffee:");coffee.prepareBeverage();System.out.println("\nMaking tea:");tea.prepareBeverage();}
}

在这个示例中，抽象类 Beverage 定义了制作饮料的模板方法 prepareBeverage，并将一些共同的步骤封装在其中。具体子类 Coffee 和 Tea 分别实现了特定的步骤。客户端代码可以使用这些具体子类来制作不同的饮料，而不需要了解制作的具体步骤。

这个示例展示了模板方法模式的核心思想，即定义算法的骨架，将一些步骤的实现留给子类，从而实现了代码的复用和扩展性。这种模式特别适用于具有共同步骤的算法家族。

模板方法使用场景

模板方法（Template Method）是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，将算法中的一些步骤延迟到子类中实现。这个模式在以下情况下特别有用：

算法的骨架已经确定，但某些步骤的具体实现可以变化： 当你有一个算法，但其中的一些步骤可以根据不同的情况或需求而变化时，可以使用模板方法。它允许你在超类中定义通用的算法结构，而将特定的实现细节留给子类。
避免代码重复： 模板方法有助于避免在多个类中复制相似的代码。通过将共享的算法步骤放在超类中，你可以减少代码重复性，并使代码更容易维护。
确保一致性： 模板方法确保在算法中的每个步骤都以相同的顺序执行。这可以确保算法的行为是一致的，无论哪个子类实现了具体的步骤。
扩展性： 子类可以轻松地扩展或修改算法的某些部分，而不会影响整体算法结构。这使得代码更容易维护和扩展。
钩子方法： 模板方法通常包括一个或多个“钩子方法”，这些方法在超类中有默认实现，但子类可以选择性地覆盖它们以改变算法的行为。这种机制允许子类在不影响整个算法结构的情况下自定义部分行为。
标准化： 模板方法有助于定义一种标准的算法模式，这可以在整个项目或组织中得到复用，从而提高代码的一致性和可维护性。

举例来说，模板方法常常用于编写框架或库，其中定义了一些通用的操作流程，而具体的应用程序可以通过子类化来提供定制化的实现，同时保持整体架构的稳定性。一个经典的例子是Java中的Servlet生命周期方法，其中doGet()和doPost()等方法是模板方法，由开发者根据具体需求来实现。

模板方法使用场景

模板方法模式是一种常用的设计模式，通常在以下情况下使用：

算法的骨架已经确定，但某些步骤的具体实现可以变化： 当你有一个算法，但其中的一些步骤可以根据不同的情况或需求而变化时，可以使用模板方法。它允许你在超类中定义通用的算法结构，而将特定的实现细节留给子类。
避免代码重复： 模板方法有助于避免在多个类中复制相似的代码。通过将共享的算法步骤放在超类中，你可以减少代码重复性，并使代码更容易维护。
确保一致性： 模板方法确保在算法中的每个步骤都以相同的顺序执行。这可以确保算法的行为是一致的，无论哪个子类实现了具体的步骤。
扩展性： 子类可以轻松地扩展或修改算法的某些部分，而不会影响整体算法结构。这使得代码更容易维护和扩展。
钩子方法： 模板方法通常包括一个或多个“钩子方法”，这些方法在超类中有默认实现，但子类可以选择性地覆盖它们以改变算法的行为。这种机制允许子类在不影响整个算法结构的情况下自定义部分行为。
标准化： 模板方法有助于定义一种标准的算法模式，这可以在整个项目或组织中得到复用，从而提高代码的一致性和可维护性。