【设计模式】模板方法模式

在模板模式（Template Pattern）中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。这种类型的设计模式属于行为型模式。

基本介绍

• 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。

概括

基本介绍

1. 模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)，z 在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。
2. 简单说，模板方法模式 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，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤
3. 这种类型的设计模式属于行为型模式。

模板方法模式原理类图

对原理类图的说明-即(模板方法模式的角色及职责)

1. AbstractClass 抽象类：类中实现了模板方法(template)，定义了算法的骨架，具体子类需要去实现 其它的抽象方法 operationr2,3,4
2. ConcreteClass：实现抽象方法 operationr2,3,4, 以完成算法中特点子类的步骤

我的理解

照葫芦画瓢
一个游戏模板，可以画出千千万万个游戏。

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要跟 MM 出去约会了，可是本人还是一个情场小白，怎么办？唉，只好找找情场高手小黑，从他那里学来《泡妹十八式》，我们就可以照葫芦画瓢了。这个《泡妹十八式》就是模板方法。

模板方法模式：模板方法模式准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造子的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。先制定一个顶级逻辑框架，而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。

应用实例

豆浆制作问题
编写制作豆浆的程序，说明如下:

1. 制作豆浆的流程 选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎
2. 通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
3. 选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的
4. 请使用“模板方法模式”完成
   （说明：因为模板方法模式，比较简单，很容易就想到这个方案，因此就直接使用，不再使用传统的方案来引出模板方法模式）

使用模板方法模式

1. 应用实例要求
   编写制作豆浆的程序，说明如下:
   制作豆浆的流程 选材--->添加配料--->浸泡--->放到豆浆机打碎通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
   选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的(红豆、花生豆浆。。。)

2. 思路分析和图解(类图)
   

代码实现

SoyaMilk

package com.nemo.template;

//抽象类，表示豆浆
public abstract class SoyaMilk {

    //模板方法 make，模板方法可以做成 final，不让子类去覆盖
    final void make() {
        select(); 
        addCondiments(); 
        soak();
        beat();
    }

    //选材料
    void select() {
        System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆 ");
    }

    //添加不同的配料， 抽象方法,  子类具体实现
    abstract void addCondiments();

    //浸泡
    void soak() {
        System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡，需要 3 小时 ");
    }

    void beat() {
        System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎   ");
    }
}

PeanutSoyaMilk

package com.nemo.template;

public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println(" 加入上好的花生 ");
    }
}

RedBeanSoyaMilk

package com.nemo.template;

public class RedBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println(" 加入上好的红豆 ");
    }
}

Client

package com.nemo.template;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //制作红豆豆浆
        System.out.println("---- 制作红豆豆浆 ----");
        SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new RedBeanSoyaMilk(); 
        redBeanSoyaMilk.make();

        System.out.println("---- 制作花生豆浆 ----"); 
        SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk(); 
        peanutSoyaMilk.make();

    }

}

模板方法模式的钩子方法

1. 在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。
2. 还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造

代码演示：

package com.nemo.template.improve;

//抽象类，表示豆浆
public abstract class SoyaMilk {

    //模板方法 make , 模板方法可以做成 final，不让子类去覆盖. 
    final void make() {
        select(); 
        if(customerWantCondiments()) {
            addCondiments();
        }
        soak();
        beat();
    }

    //选材料
    void select() {
        System.out.println("第一步：选择好的新鲜黄豆	");
    }
    
    //添加不同的配料，抽象方法，子类具体实现
    abstract void addCondiments();

    //浸泡
    void soak() {
        System.out.println("第三步， 黄豆和配料开始浸泡， 需要 3 小时 ");
    }

    void beat() {
        System.out.println("第四步：黄豆和配料放到豆浆机去打碎	");
    }

    //钩子方法，决定是否需要添加配料 
    boolean customerWantCondiments() {
        return true;
    }
}

模板方法模式在 Spring 框架应用的源码分析

1. Spring IOC 容器初始化时运用到的模板方法模式
2. 代码分析+角色分析+说明类图
   
3. 针对源码的类图(说明层次关系)
   

模板方法模式的注意事项和细节

1. 基本思想是：算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改
2. 实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
3. 既统一了算法，也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现。
4. 该模式的不足之处：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大
5. 一般模板方法都加上 final 关键字， 防止子类重写模板方法.
6. 模板方法模式使用场景：当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤 ，这一系列的步骤基本相同，但其个别步骤在实现时 可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理