设计模式——模板方法模式（ Template Method Pattern）

一、模板方法模式的定义

在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

从定义可以看出，模板方法的本质是：封装算法。

类图结构：

其中，templateMethod会调用抽象类中定义的一些抽象方法，或者已经实现（默认的具体实现）的方法（称之为“钩子”），子类（实现类）需要实现父类中的抽象方法，或者覆盖父类中已实现的方法，从而实现算法（或改变算法）。

二、一个例子

/**
 * 抽象类，定义了模板方法。
 */
public abstract class AbstractClass {
    // 定义为final：子类不可改变该算法，只能
    // 修改其中的某些步骤的具体实现。
    public final void templateMethod() {
        // 抽象方法，子类必须实现
        primitiveOperation1();
        // 抽象方法，子类必须实现
        primitiveOperation2();
        // 钩子方法，子类可选择覆写或不覆写
        concreteOperation();
    }

    public abstract void primitiveOperation1();
    public abstract void primitiveOperation2();

    // 默认实现了该方法（钩子方法），子类可选择
    // 覆写该方法以改变该步骤，或选择不覆写。
    public void concreteOperation() {
        System.out.println("concreteOperation in abstractClass...");
    }
}

/**
 * 子类，完成算法的具体实现。
 */
 public class ConcreteClass extends AbstractClass {
    public void primitiveOperation1() {
        System.out.println("operation1 in ConcreteClass...");
    }

    public void primitiveOperation1() {
        System.out.println("operation2 in ConcreteClass...");
    }

    /**
     * 子类选择覆写该方法，那么当执行父类中的算法时，会
     * 使用子类中的concreteOperation实现，而不是父
     * 类中的实现。
     */
    public void concreteOperation() {
        System.out.println("concreteOperation in ConcreteClass...");
    }
}

/**
 * 测试类
 */
 public class TemplateMethodTest {
    public static void main(Stirng[] args) {
        ConcreteClass conClass = new ConcreteClass();
        conClass.templateMethod();
    }
}

钩子： 钩子声明在抽象类中，有默认的实现。钩子让子类能够选择对算法的不同点进行挂钩，或者不挂钩。

三、几个问题

1.什么时候选择使用抽象方法？什么时候又该使用钩子？

当子“必须”实现模板算法中的某些步骤时，使用抽象方法；当模板算法中的某个步骤为可选，即子类可以视情况决定是否重现实现（或改变）该步骤时，就使用“钩子”。

2.钩子的作用？

主要有两方面作用：一是可以让子类可选择性地实现算法中的某些步骤；二是让子类可以在算法的某个步骤即将发生之前（或之后）做出一些反应，比如可以在执行父类实现的方法之前（或之后）加入一些代码。

四、好莱坞原则

模板方法模式涉及到面向对象编程中的一条“原则”——好莱坞原则：

别调用我们，我们会调用你。

即，底层组件（子类）可以将自己挂钩到系统上，但高层组件（父类）会决定如何使用这些底层组件（因为父类定义了模板方法，而子类只是实现模板方法中的某些步骤）。因此，高层组件对底层组件的方式就是：你别调用我，我会主动调用你！

五、模板方法模式的优缺点

优点

• 模板方法模式通过把不变的行为搬移到超类，去除了子类中的重复代码。
• 子类实现算法的某些细节，有助于算法的扩展。
• 通过一个父类调用子类实现的操作，通过子类扩展增加新的行为，符合“开放-封闭原则”。

缺点

• 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。
• 超类中的模板方法中，步骤粒度的划分比较困难：小了会加大子类的负担，大了会降低灵活性。

六、应用场景

• 比如在棋牌类游戏平台中，玩家登录游戏、进入大厅、选择游戏、进入游戏牌局、开始牌局…这些步骤都是固定的，因此可以使用模板方法模式。
• java中的sort排序算法。
• java中的Applet中提供了非常多的“钩子”。
• 总体来说，模板方法模式适应与那些算法步骤固定，可根据不同的需求，定制算法实现细节的场景。