模板方法（Template Method）模式

模板方法（Template Method）模式

​ 定义如下：定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。它是一种类行为型模式。
抽象父类负责定义操作中的业务骨架，而把某些具体的实现步骤延迟到子类中去实现。

1. 模板的结构

1.1. 抽象类/抽象模板（Abstract Class）

1）抽象模板类

负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。这些方法的定义如下。
① 模板方法：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
② 基本方法：是整个算法中的一个步骤，包含以下几种类型。
抽象方法：在抽象类中声明，由具体子类实现。
具体方法：在抽象类中已经实现，在具体子类中可以继承或重写它。
钩子方法：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。

2）具体实现类

实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的一个组成步骤。

模板方法模式的结构图如下图所示。

2. 模板的实现

模板方法模式的代码如下：

public class TemplateMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass tm = new ConcreteClass();
        tm.TemplateMethod();
    }
}
//抽象类
abstract class AbstractClass {
    //模板方法
    public void TemplateMethod() {
        SpecificMethod();
        abstractMethod1();
        abstractMethod2();
    }
    //具体方法
    public void SpecificMethod() {
        System.out.println("抽象类中的具体方法被调用...");
    }
    //抽象方法1
    public abstract void abstractMethod1();
    //抽象方法2
    public abstract void abstractMethod2();
}
//具体子类
class ConcreteClass extends AbstractClass {
    public void abstractMethod1() {
        System.out.println("抽象方法1的实现被调用...");
    }
    public void abstractMethod2() {
        System.out.println("抽象方法2的实现被调用...");
    }
}

程序运行结果如下：

抽象类中的具体方法被调用...
抽象方法1的实现被调用...
抽象方法2的实现被调用...

3. 模板的应用实例

我们再来看个例子：
假设现在我们要去银行办理一些业务，我们必须经历的流程是取号. 排队. 办理业务. 离开。现在除了办理业务有所不同之外，其余的步骤都是相同的，这时候我们可以使用模板方法模式来设计，相同的方法全都可以在父类中定义，不确定的方法就定义成抽象方法，由子类自己去实现
代码如下：

public abstract class Bank {

    public void service(){
        getNum();
        doWait();
        doService();
        doExit();
    }

    protected void getNum() {
        System.out.println("取号中...");
    }

    protected void doWait() {
        System.out.println("排队中...");
    }

    protected abstract void doService();

    protected void doExit() {
        System.out.println("离开...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Bank peopleToDeposit = new PeopleToDeposit();
        peopleToDeposit.service();
    }

}

class PeopleToDeposit extends Bank {

    @Override
    protected void doService() {
        System.out.println("存款中...");
    }
}

输出结果如下：

取号中...
排队中...
存款中...
离开...

我们只需要在子类中实现doService方法的业务逻辑，而整体的流程已经被父类定义好了，我们只需要调用service方法按照父类的模板去运行就行了，这就是模板方法。

4. 模式的扩展

但这时候问题又来了，要是某个带着黑墨镜，大金链子，挺着大肚子的暴发户走进银行说自己是VIP，不想排队咋办？模板方法模式也为我们提供了钩子方法来解决这一问题，我们将代码稍微改造一下：

public abstract class Bank {

    public void service(){
        if (!isVIP()) {
            getNum();
            doWait();
        }
        doService();
        doExit();
    }

    protected abstract boolean isVIP();

    protected void getNum() {
        System.out.println("取号中...");
    }

    protected void doWait() {
        System.out.println("排队中...");
    }

    protected abstract void doService();

    protected void doExit() {
        System.out.println("离开...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Bank baoFaHu = new BaoFaHu();
        baoFaHu.service();
    }

}

class BaoFaHu extends Bank {

    @Override
    protected boolean isVIP() {
        return true;
    }

    @Override
    protected void doService() {
        System.out.println("存款中...");
    }
}

输出结果如下：

存款中...
离开...

在模板方法中通过逻辑控制方法执行顺序，然后子类通过重写钩子方法就可以改变父类中的模板方法，这样身为VIP的暴发户就不用取号和排队了。

5. 模式的优缺点

5.1优点：

1. 封装不变部分，扩展可变部分。 2. 提取公共代码，便于维护。 3. 行为由父类控制，子类实现。

2. 它封装了不变部分，扩展可变部分。~~~~~它把认为是不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。

3. 它在父类中提取了公共的部分代码，便于代码复用和维护。

4. 行为由父类控制，子类实现。~~~部分方法是由子类实现的，因此子类可以通过扩展方式增加相应的功能，符合开闭原则。

5.2缺点：

1. 对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，设计也更加抽象，间接地增加了系统实现的复杂度。

2. 父类中的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果，这导致一种反向的控制结构，它提高了代码阅读的难度。

3. 由于继承关系自身的缺点，如果父类添加新的抽象方法，则所有子类都要改一遍。

6. 模式的应用场景

模板方法模式通常适用于以下场景。

1. 算法的整体步骤很固定，但其中个别部分易变时，这时候可以使用模板方法模式，将容易变的部分抽象出来，供子类实现。
2. 当多个子类存在公共的行为时，可以将其提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。首先，要识别现有代码中的不同之处，并且将不同之处分离为新的操作。最后，用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。
3. 当需要控制子类的扩展时，模板方法只在特定点调用钩子操作，这样就只允许在这些点进行扩展。

7.总结

**意图：**定义一个操作中的算法的骨架，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。

**主要解决：**一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。

**何时使用：**有一些通用的方法。

**如何解决：**将这些通用算法抽象出来。

**关键代码：**在抽象类实现，其他步骤在子类实现。

应用实例：

1. 在造房子的时候，地基. 走线. 水管都一样，只有在建筑的后期才有加壁橱加栅栏等差异。

2. 西游记里面菩萨定好的 81 难，这就是一个顶层的逻辑骨架。

3. spring 中对 Hibernate 的支持，将一些已经定好的方法封装起来，比如开启事务. 获取 Session. 关闭 Session 等，程序员不重复写那些已经规范好的代码，直接丢一个实体就可以保存。

优点：

1. 封装不变部分，扩展可变部分。
2. 提取公共代码，便于维护。
3. 行为由父类控制，子类实现。

**缺点：**每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。

使用场景：

1. 有多个子类共有的方法，且逻辑相同。

2. 重要的. 复杂的方法，可以考虑作为模板方法。

**注意事项：**为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。