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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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：
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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：
- 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。 - 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。 - 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。 - 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