Java设计模式之模板方法模式

概念

模板方法模式是一种行为型设计模式，它定义了一个算法的骨架，允许子类在不改变算法结构的情况下重定义某些步骤。父类通过模板方法控制流程，子类通过实现抽象方法填充细节。

作用

**1.代码复用：**公共逻辑抽取到父类，避免重复代码。

**2.扩展性：**子类只需关注差异部分，符合开闭原则。

**3.流程控制：**父类固定核心流程，防止子类破坏执行顺序。

场景

1.多个类具有相似流程但部分步骤不同（如数据解析、文件处理）。

2.需要固定核心算法流程，允许子类扩展特定步骤。

3.框架设计（如Spring的JdbcTemplate）。

举例（饮料制作）

复制代码

// 饮料类
abstract class Beverage {
    // 准备食谱：模板方法 (final防止子类覆盖)
    public final void prepareRecipe() {
        // 烧开水
        boilWater();
        // 泡
        brew();
        // 倒入杯子
        pourInCup();
        // 是否加入调味剂
        if (customerWantsCondiments()) {
            addCondiments();
        }
    }

    // 固定步骤：烧开水
    private void boilWater() {
        System.out.println("烧开水");
    }
    // 固定步骤：倒入杯子
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯子");
    }

    // 抽象方法（必须实现）
    abstract void brew();
    abstract void addCondiments();

    // 钩子方法（可选覆盖）
    boolean customerWantsCondiments() {
        return true;
    }
}

class Coffee extends Beverage {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("冲泡咖啡粉");
    }

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("加糖和牛奶");
    }

    @Override
    boolean customerWantsCondiments() {
        return false; // 示例：咖啡不要调料
    }
}

class Tea extends Beverage {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("浸泡茶叶");
    }

    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("加柠檬");
    }
}

优点和缺点

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| 优点 | 缺点 |
| 代码复用率高 | 增加类数量（每个差异需一个子类） |
| 扩展性强（新增子类即可） | 父类修改可能影响所有子类 |
| 反向控制结构（父类调用子类） | 过度继承可能导致系统复杂 |

不使用模板方法的实现

复制代码

class CoffeeWithoutPattern {
    public void makeCoffee() {
        System.out.println("烧开水");
        System.out.println("冲泡咖啡粉");
        System.out.println("倒入杯子");
        System.out.println("加糖和牛奶"); // 重复代码
    }
}

class TeaWithoutPattern {
    public void makeTea() {
        System.out.println("烧开水");       // 重复代码
        System.out.println("浸泡茶叶");
        System.out.println("倒入杯子");    // 重复代码
        System.out.println("加柠檬");
    }
}

存在的问题

**1.重复代码：**烧开水、倒杯子的代码重复。

**2.维护困难：**修改流程需改动所有类。

**3.无法强制统一流程：**子类可能遗漏步骤或改变顺序。

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| 方案 | 代码量 | 扩展性 | 维护成本 | 流程控制 |
| 模板方法 | 少 | 高 | 低 | 严格统一 |
| 传统实现 | 多 | 低 | 高 | 自由松散 |

设计启示：当遇到多个相似流程的类时，优先使用模板方法模式消除重复代码，尤其适合需要严格流程控制的场景。