设计模式- 模板方法模式（Template Method Pattern）结构|原理|优缺点|场景|示例

设计模式（分类）设计模式（六大原则）

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结构型（7种） 适配器模式装饰器模式代理模式外观模式桥接模式组合模式享元模式

行为型（11种） 策略模式模板方法模式观察者模式迭代器模式责任链模式命令模式

备忘录模式状态模式访问者模式中介者模式

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式，用于定义一个算法的骨架，而将一些步骤的具体实现延迟到子类中。这样，可以在不改变算法结构的情况下，让子类重新定义算法中的某些步骤。

主要角色：

抽象类（Abstract Class）：定义一个模板方法（Template Method），其中包含算法的框架，以及一些抽象方法或具体方法。抽象类中的模板方法定义了算法的步骤顺序，并调用了具体的方法，这些方法可以是抽象的，由子类去实现。
具体子类（Concrete Class）：继承自抽象类，实现了其中定义的抽象方法，提供了算法中特定步骤的具体实现。具体子类可以覆盖抽象类中的方法，以实现特定的行为。

工作原理：

抽象类定义了一个模板方法，其中包含了算法的骨架，以及一些抽象方法或具体方法。
具体子类继承抽象类，并实现其中的抽象方法，提供算法中特定步骤的具体实现。
客户端通过调用抽象类中的模板方法来使用算法，具体子类会按照模板方法定义的算法框架执行相应的步骤。

优点：

提高代码复用性：通过抽象模板方法，封装了算法的通用部分，使得代码更易于维护和扩展。
灵活性：允许子类根据需要重新定义或扩展算法中的特定步骤，从而实现定制化。
便于管理：通过模板方法对算法进行统一管理和调度，提高了代码的结构化程度。

缺点：

可能导致代码膨胀：如果模板方法中的步骤过多或过于复杂，会增加子类的实现难度，导致代码膨胀。
限制灵活性：模板方法模式可能限制了子类的灵活性，特定步骤的实现必须符合父类定义的算法框架。

适用场景：

模板方法模式适用于以下场景：

当需要实现一组算法中的共同部分，并将可变部分延迟到子类中时。
当存在多个具有相似算法结构但实现细节不同的情况时。
当希望通过一个固定的算法框架来管理和调度算法时。

代码示例（以Java为例）

java 复制代码

// 抽象类定义了算法框架
abstract class AbstractClass {
    // 模板方法定义了算法的骨架，调用了具体的方法
    public void templateMethod() {
        step1();
        step2();
        step3();
    }
    
    // 具体方法，有默认实现
    protected void step1() {
        System.out.println("AbstractClass: Performing step 1");
    }
    
    // 抽象方法，由子类实现
    protected abstract void step2();
    
    // 具体方法，可以在子类中选择是否覆盖
    protected void step3() {
        System.out.println("AbstractClass: Performing step 3");
    }
}

// 具体子类实现了抽象类中的抽象方法
class ConcreteClass extends AbstractClass {
    // 实现了抽象方法
    @Override
    protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteClass: Performing step 2");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建具体子类对象
        AbstractClass obj = new ConcreteClass();
        // 调用模板方法
        obj.templateMethod();
    }
}

代码示例（以Python为例）

python 复制代码

from abc import ABC, abstractmethod

# 抽象类定义了算法框架
class AbstractClass(ABC):
    # 模板方法定义了算法的骨架，调用了具体的方法
    def template_method(self):
        self.step1()
        self.step2()
        self.step3()
    
    # 具体方法，有默认实现
    def step1(self):
        print("AbstractClass: Performing step 1")
    
    # 抽象方法，由子类实现
    @abstractmethod
    def step2(self):
        pass
    
    # 具体方法，可以在子类中选择是否覆盖
    def step3(self):
        print("AbstractClass: Performing step 3")

# 具体子类实现了抽象类中的抽象方法
class ConcreteClass(AbstractClass):
    # 实现了抽象方法
    def step2(self):
        print("ConcreteClass: Performing step 2")

if __name__ == "__main__":
    # 创建具体子类对象
    obj = ConcreteClass()
    # 调用模板方法
    obj.template_method()

在这个示例中，AbstractClass 是抽象类，定义了模板方法 templateMethod() 和具体方法 step1()、step3()，以及抽象方法 step2()。ConcreteClass 是具体子类，实现了抽象方法 step2()。在 Main 类中，我们创建了 ConcreteClass 的对象，并调用了模板方法 templateMethod()，它按照定义的算法骨架执行了相应的步骤。

设计模式- 模板方法模式（Template Method Pattern） 结构|原理|优缺点|场景|示例

主要角色：

工作原理：

优点：

缺点：

适用场景：

代码示例（以Java为例）

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