【模板方法】设计模式：构建可扩展软件的基石

本文主要介绍模板方法设计模式的定义、作用及使用场景

引言

在软件开发中，设计模式是解决常见问题的经过验证的解决方案。模板方法设计模式，作为行为型设计模式的一种，提供了一种在不牺牲灵活性的前提下定义算法框架的方法。
本文将深入探讨模板方法设计模式，包括其定义、结构、应用场景、优缺点以及实际案例分析。

定义

模板方法模式在一个方法中定义了一个算法框架，将一些步骤延迟到子类中实现。它使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的某些特定步骤。

模式结构

模板方法模式通常包含以下角色：

抽象类（Abstract Class）：定义了模板方法和一些基本方法（包括钩子方法和抽象方法）。
具体类（Concrete Class）：继承自抽象类并实现抽象方法。

public abstract class AbstractClass{public final void templateMethod(){// ... do somethingmethod1();// ... do somethingmethod2();// ... do something}protected abstract void method1();protected abstract void method2();
}public class ActionClass1 extends AbstractClass{@Overrideprotected void method1(){// ... do something}@Overrideprotected void method2(){// ... do something}
}
public class ActionClass2 extends AbstractClass{@Overrideprotected void method1(){// ... do something}@Overrideprotected void method2(){// ... do something}
}AbstractClass demo = new ActionClass1();
demo.templateMethod();

作用

复用

在模板方法中，将可变的部分留给子类去实现，所有的子类都可以复用父类中模板方法所定义的流程代码。
比如最常见的 InputStream，就用到了模板方法设计模式。


public abstract class InputStream implements Closeable {//...省略其他代码.../**模板方法，定义了读取数据的整个流程，且暴露了一个由子类去实现的抽象方法read()*/public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {if (b == null) {throw new NullPointerException();} else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {throw new IndexOutOfBoundsException();} else if (len == 0) {return 0;}int c = read();if (c == -1) {return -1;}b[off] = (byte)c;int i = 1;try {for (; i < len ; i++) {c = read();if (c == -1) {break;}b[off + i] = (byte)c;}} catch (IOException ee) {}return i;}public abstract int read() throws IOException; //子类去实现
}public class ByteArrayInputStream extends InputStream {//...省略其他代码...@Overridepublic synchronized int read() {return (pos < count) ? (buf[pos++] & 0xff) : -1;}
}

扩展

模板方法设计模式常用在框架的开发中，让框架的使用者可以在不修改框架源码的情况下，定制框架的功能。
比如HttpServlet的service()方法就是一个模板方法，它实现了整个Http请求的执行流程，doGet和doPost是模板中可以由子类来定制的部分。

protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)throws ServletException, IOException
{String method = req.getMethod();if (method.equals(METHOD_GET)) {long lastModified = getLastModified(req);if (lastModified == -1) {doGet(req, resp);} else {long ifModifiedSince = req.getDateHeader(HEADER_IFMODSINCE);if (ifModifiedSince < lastModified) {maybeSetLastModified(resp, lastModified);doGet(req, resp);} else {resp.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);}}} else if (method.equals(METHOD_HEAD)) {long lastModified = getLastModified(req);maybeSetLastModified(resp, lastModified);doHead(req, resp);} else if (method.equals(METHOD_POST)) {doPost(req, resp);} else if (method.equals(METHOD_PUT)) {doPut(req, resp);} else if (method.equals(METHOD_DELETE)) {doDelete(req, resp);} else if (method.equals(METHOD_OPTIONS)) {doOptions(req,resp);} else if (method.equals(METHOD_TRACE)) {doTrace(req,resp);} else {String errMsg = lStrings.getString("http.method_not_implemented");Object[] errArgs = new Object[1];errArgs[0] = method;errMsg = MessageFormat.format(errMsg, errArgs);resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_IMPLEMENTED, errMsg);}
}