【设计模式】行为性模式——模板方法模式(Template Method Pattern)

模式定义

定义一个操作中算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法模式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

模板方法模式是一种基于继承的代码复用技术，它是一种类行为型模式。

模式优点

(1) 在父类中形式化地定义一个算法，而由它的子类来实现细节的处理，在子类实现详细的处理算法时并不会改变算法中步骤的执行次序。
(2) 模板方法模式是一种代码复用技术，它在类库设计中尤为重要，它提取了类库中的公共行为，将公共行为放在父类中，而通过其子类来实现不同的行为，它鼓励我们恰当使用继承来实现代码复用。
(3) 可实现一种反向控制结构，通过子类覆盖父类的钩子方法来决定某一特定步骤是否需要执行。
(4) 在模板方法模式中可以通过子类来覆盖父类的基本方法，不同的子类可以提供基本方法的不同实现，更换和增加新的子类很方便，符合单一职责原则和开闭原则。

模式缺点

需要为每一个基本方法的不同实现提供一个子类，如果父类中可变的基本方法太多，将会导致类的个数增加，系统更加庞大，设计也更加抽象，此时，可结合桥接模式来进行设计。

模式适用场景

(1) 对一些复杂的算法进行分割，将其算法中固定不变的部分设计为模板方法和父类具体方法，而一些可以改变的细节由其子类来实现。即：一次性实现一个算法的不变部分，并将可变的行为留给子类来实现。
(2) 各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。
(3) 需要通过子类来决定父类算法中某个步骤是否执行，实现子类对父类的反向控制。

模式实际应用

线程AQS类

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模式结构

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模式实现

一个模板方法是定义在抽象类中的、把基本操作方法组合在一起形成一个总算法或一个总行为的方法。这个模板方法定义在抽象类中，并由子类不加以修改地完全继承下来。模板方法是一个具体方法，它给出了一个顶层逻辑框架，而逻辑的组成步骤在抽象类中可以是具体方法，也可以是抽象方法。由于模板方法是具体方法，因此模板方法模式中的抽象层只能是抽象类，而不是接口。

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代码实例

abstract class AbstractClass   
{  
    //模板方法  
    public void TemplateMethod()   
    {  
            PrimitiveOperation1();  
            PrimitiveOperation2();  
            PrimitiveOperation3();  
    }  

    //基本方法—具体方法  
    public void PrimitiveOperation1()   
    {  
        //实现代码  
    }  

    //基本方法—抽象方法  
    public abstract void PrimitiveOperation2();      

    //基本方法—钩子方法  
    public virtual void PrimitiveOperation3(){  }

}  

class ConcreteClass : AbstractClass   
{  
    public override void PrimitiveOperation2()   
    {  
        //实现代码  
    }  

    public override void PrimitiveOperation3()   
    {  
        //实现代码  
    }  
}  

在模板方法模式中，由于面向对象的多态性，子类对象在运行时将覆盖父类对象，子类中定义的方法也将覆盖父类中定义的方法，因此程序在运行时，具体子类的基本方法将覆盖父类中定义的基本方法，子类的钩子方法也将覆盖父类的钩子方法，从而可以通过在子类中实现的钩子方法对父类方法的执行进行约束，实现子类对父类行为的反向控制。