设计模式二十三：模板方法模式（Template Method Pattern）

定义了一个算法的框架，将算法的具体步骤延迟到子类中实现。这样可以在不改变算法结构的情况下，允许子类重写算法的特定步骤以满足自己的需求

模版方法使用场景

1. 算法框架固定，但具体步骤可以变化：当你有一个算法的整体结构是固定的，但其中某些步骤的实现可能因情境不同而变化时，可以使用模板方法模式。这使得你可以在不改变整体结构的情况下，通过子类来定制特定步骤的实现。
2. 避免代码重复：当你有多个类中的方法具有相似的步骤，但实现细节有所不同时，可以将这些相似的步骤提取到一个抽象类的模板方法中，从而避免代码重复。
3. 框架或库的设计：在框架或库的设计中，通常会定义一些通用的算法框架，但具体实现需要留给使用者来完成。模板方法模式在这种情况下可以帮助定义框架的核心逻辑，同时留下扩展点供使用者进行自定义。
4. 生命周期方法：当需要确保对象在特定的生命周期阶段执行特定步骤时，模板方法模式可以派上用场。比如在资源管理、初始化和销毁等场景下。
5. 代码的扩展和维护：模板方法模式遵循开闭原则，当需要添加新的功能或修改算法的部分步骤时，只需要新增或修改子类，而不需要改动抽象类的代码，从而提升了代码的可扩展性和可维护性。

模版方法主要角色

1. 抽象类（Abstract Class）：定义了一个模板方法，它是一个包含算法框架的方法，其中的具体步骤可以是抽象方法或已实现的方法。抽象类还可以包含一些通用方法，这些方法在模板方法中被使用。
2. 具体子类（Concrete Subclass）：继承抽象类并实现其中的抽象方法，从而完成算法的具体步骤。每个具体子类可以根据需要实现自己的逻辑。

模版方法java代码实例

abstract class CaffeineBeverage {
    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    abstract void brew();

    abstract void addCondiments();

    void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }

    void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring into cup");
    }
}

class Coffee extends CaffeineBeverage {
    void brew() {
        System.out.println("Dripping coffee through filter");
    }

    void addCondiments() {
        System.out.println("Adding sugar and milk");
    }
}

class Tea extends CaffeineBeverage {
    void brew() {
        System.out.println("Steeping the tea");
    }

    void addCondiments() {
        System.out.println("Adding lemon");
    }
}

public class TemplateMethodPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CaffeineBeverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareRecipe();

        CaffeineBeverage tea = new Tea();
        tea.prepareRecipe();
    }
}

在这个示例中，CaffeineBeverage 是抽象类，定义了制作咖啡因饮料的模板方法 prepareRecipe()，以及具体步骤中的通用方法。Coffee 和 Tea 是具体子类，分别实现了 brew() 和 addCondiments() 方法。在主程序中，我们创建了咖啡和茶的实例，并调用了它们的 prepareRecipe() 方法，实现了整个制作过程

模版方法优缺点

优点：

1. 代码复用性
   模板方法模式鼓励将相同的代码逻辑放在抽象类中，从而避免在多个具体类中重复实现相同的代码，提高了代码的复用性。
2. 高层逻辑抽象
   模板方法将高层的算法逻辑抽象到抽象类中，使得具体子类只需要关注特定步骤的实现，而无需考虑整体算法的结构。
3. 固定算法框架
   模板方法定义了一个算法的框架，确保了整个算法的结构一致性。这有助于遵循最佳实践并减少错误。
4. 易于维护
   由于相同的代码逻辑集中在抽象类中，修改算法逻辑或添加新特性只需要在一个地方进行修改，减少了维护的复杂性。
5. 灵活性
   具体子类可以通过重写特定步骤来实现个性化需求，从而在保持整体框架不变的情况下增加灵活性。

缺点：

1. 限制子类的自由度
   尽管模板方法模式提供一定程度的灵活性，但子类的扩展通常被限制在模板定义的框架内。这可能导致某些情况下子类需要强行适应框架，而不是完全自由地设计。
2. 增加类的数量
   使用模板方法模式通常会引入抽象类和具体子类，可能会增加类的数量，增加了代码的复杂性。
3. 不适合每个情况
   并非所有算法都适合使用模板方法模式。如果算法的步骤变化较小或步骤变化较大，使用其他模式可能更合适。
4. 复杂性增加
   尽管模板方法模式可以帮助整理算法的结构，但在某些情况下可能会引入复杂性，尤其是当算法本身变得复杂时