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一、核心概念
1. 定义
模板方法模式 是一种行为型设计模式，通过在抽象类中定义算法的骨架，并将部分步骤的实现延迟到子类中，实现代码复用和扩展控制。其核心特点包括：
- 算法框架固化：父类定义不可变的执行流程
- 步骤差异化：允许子类重写特定步骤实现
- 扩展控制：通过钩子方法提供选择性扩展点
2. 解决的问题
- 重复代码：多个类有相同算法流程但部分步骤不同
- 流程控制：需要确保算法执行顺序的稳定性
- 扩展约束：希望控制子类对父类方法的修改范围
3. 核心角色
| 角色 | 作用 |
|---|---|
| AbstractClass | 定义模板方法（算法骨架）和基本方法（抽象/具体/钩子方法） |
| ConcreteClass | 实现抽象类中的抽象方法，完成具体步骤 |
| Client | 调用模板方法执行算法 |
4. 类图
plantuml
@startuml
abstract class AbstractClass {
+ templateMethod()
+ {abstract} primitiveStep1()
+ {abstract} primitiveStep2()
+ hookMethod()
}
class ConcreteClass {
+ primitiveStep1()
+ primitiveStep2()
+ hookMethod()
}
AbstractClass <|-- ConcreteClass
@enduml二、特点分析
优点
- 代码复用：将公共代码提升到抽象类（网页3指出可减少30%重复代码）
- 流程控制：父类控制算法结构，避免子类破坏流程（网页4强调模板方法常用final修饰）
- 扩展可控：通过钩子方法提供有限扩展点（网页5提到可增加算法灵活性）
缺点
- 继承限制：Go语言需通过组合模拟（网页9显示需使用接口+结构体组合）
- 类膨胀：每个算法变体需单独子类（网页7指出会增加类数量）
- 理解成本：需区分模板方法、基本方法和钩子方法
三、适用场景
1. 文件解析系统
go
// 抽象类
type FileParser interface {
Parse() // 模板方法
OpenFile()
ExtractData()
CloseFile()
FormatReport() // 钩子方法
}
// PDF解析（网页4案例）
type PDFParser struct {
FileParser
}
func (p *PDFParser) OpenFile() {
fmt.Println("解析PDF文件头")
}
func (p *PDFParser) ExtractData() {
fmt.Println("提取PDF文本内容")
}2. 设备初始化流程
go
type DeviceInitializer interface {
Initialize()
powerOn()
loadDriver()
checkStatus() bool // 钩子方法
}
// 摄像头初始化
type CameraInitializer struct{}
func (c *CameraInitializer) powerOn() {
fmt.Println("启动摄像头电源")
}
func (c *CameraInitializer) checkStatus() bool {
return true // 实现状态检查
}3. OTP验证系统
go
type OTPSender interface {
SendOTP()
generateCode()
saveToCache()
prepareMessage()
send() // 抽象方法
}
// 短信OTP实现
type SMSOTP struct{}
func (s *SMSOTP) send() {
fmt.Println("通过短信发送验证码")
}四、Go语言实现示例
go
package template_method_demo
import "fmt"
// AccountOpeningHandler 抽象接口定义开户流程
type AccountOpeningHandler interface {
VerifyIdentity() // 身份验证
CreditAssessment() // 信用评估
SignAgreement() // 签订协议
OpenAccount() // 开户
SendNotification() // 发送消息
NeedFaceToFace() bool // 是否需要面签
}
// AccountOpeningHandlerTemplate 模版方法控制器
type AccountOpeningHandlerTemplate struct {
handler AccountOpeningHandler
}
// Execute 执行开户流程（模版方法）
func (t *AccountOpeningHandlerTemplate) Execute() {
fmt.Println("执行开户流程")
if t.handler.NeedFaceToFace() {
fmt.Println("需要面签")
}
t.handler.VerifyIdentity()
// 信用评估
t.handler.CreditAssessment()
// 签订协议
fmt.Println("[通用步骤] 生成标准协议模板")
t.handler.SignAgreement()
// 开户
fmt.Println("[通用步骤] 连接央行征信系统")
t.handler.OpenAccount()
// 发送消息
t.handler.SendNotification()
fmt.Println("=== 流程结束 ===")
}
// NormalAccountHandler 普通个人账户实现
type NormalAccountHandler struct {
}
func (p *NormalAccountHandler) VerifyIdentity() {
fmt.Println("普通账户：身份验证")
}
func (p *NormalAccountHandler) CreditAssessment() {
fmt.Println("普通账户：信用评估")
}
func (p *NormalAccountHandler) SignAgreement() {
fmt.Println("普通账户：签订协议")
}
func (p *NormalAccountHandler) OpenAccount() {
fmt.Println("普通账户：开户")
}
func (p *NormalAccountHandler) SendNotification() {
fmt.Println("普通账户：发送消息")
}
func (p *NormalAccountHandler) NeedFaceToFace() bool {
return true
}
// 企业VIP账户实现
type VIPAccountHandler struct{}
func (p *VIPAccountHandler) VerifyIdentity() {
fmt.Println("VIP账户：身份验证")
}
func (p *VIPAccountHandler) CreditAssessment() {
fmt.Println("VIP账户：信用评估")
}
func (p *VIPAccountHandler) SignAgreement() {
fmt.Println("VIP账户：签订协议")
}
func (p *VIPAccountHandler) OpenAccount() {
fmt.Println("VIP账户：开户")
}
func (p *VIPAccountHandler) SendNotification() {
fmt.Println("VIP账户：发送消息")
}
func (p *VIPAccountHandler) NeedFaceToFace() bool {
return false
}
func test() {
// 普通账户开户流程
normalAccountHandler := &NormalAccountHandler{}
normalAccountTemplate := &AccountOpeningHandlerTemplate{
handler: normalAccountHandler,
}
normalAccountTemplate.Execute()
// VIP账户开户流程
vipAccountHandler := &VIPAccountHandler{}
vipAccountTemplate := &AccountOpeningHandlerTemplate{
handler: vipAccountHandler,
}
vipAccountTemplate.Execute()
}输出结果
text
=== RUN Test_test
执行开户流程
需要面签
普通账户：身份验证
普通账户：信用评估
[通用步骤] 生成标准协议模板
普通账户：签订协议
[通用步骤] 连接央行征信系统
普通账户：开户
普通账户：发送消息
=== 流程结束 ===
执行开户流程
VIP账户：身份验证
VIP账户：信用评估
[通用步骤] 生成标准协议模板
VIP账户：签订协议
[通用步骤] 连接央行征信系统
VIP账户：开户
VIP账户：发送消息
=== 流程结束 ===
--- PASS: Test_test (0.00s)
PASS五、高级应用
1. 钩子方法扩展
go
type ReportGenerator interface {
Generate()
collectData()
formatData()
needChart() bool // 钩子方法
addChart()
}
// PDF报告生成
type PDFReport struct{}
func (p *PDFReport) needChart() bool {
return false // 关闭图表功能
}2. 组合模板方法
go
type AdvancedCompressor struct {
Compressor
Encryptor // 组合加密策略
}
func (a *AdvancedCompressor) processData() {
a.Compressor.processData()
a.Encrypt() // 添加加密步骤
}六、与其他模式对比
| 模式 | 核心区别 | 典型场景 |
|---|---|---|
| 策略模式 | 通过组合切换完整算法（网页7对比） | 支付方式选择 |
| 工厂方法 | 创建对象 vs 定义算法（网页4关联） | 对象创建过程 |
| 装饰器模式 | 运行时动态扩展 vs 编译时确定 | 功能叠加（如加密压缩） |
七、总结
设计要点
- 抽象粒度：合理划分步骤粒度（建议5-8个步骤）
- 扩展控制：使用final限制模板方法，提供钩子扩展点
- 性能优化：避免在模板方法中进行复杂计算（网页10建议将耗时操作放在具体类）
Go语言实现建议
- 使用
interface+struct组合替代继承 - 通过
embedding实现方法复用 - 采用
functional options模式实现钩子方法