23种设计模式-模板方法(Template Method)设计模式

模板方法设计模式

🚩什么是模板方法设计模式？
🚩模板方法设计模式的特点
🚩模板方法设计模式的结构
🚩模板方法设计模式的优缺点
🚩模板方法设计模式的Java实现
🚩代码总结
🚩总结

🚩什么是模板方法设计模式？

模板方法设计模式（Template Method Pattern） 是一种 行为型设计模式，它定义了一个操作中的算法骨架，将某些步骤延迟到子类中实现。模板方法使得子类可以不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些特定步骤。

使用场景

当多个类有相同的方法，且逻辑基本相同，只有某些细节不同时
当需要控制子类扩展的粒度，只允许子类重写特定操作时
当需要提取公共行为到父类，避免代码重复时
适用于 框架设计 、流程固定但步骤实现不同 的场景

🚩模板方法设计模式的特点

定义算法骨架：父类定义不变的部分和可变的抽象方法
代码复用：公共代码放在父类中实现
扩展控制：子类只能重写特定步骤，不能改变算法结构
反向控制：父类调用子类操作，而非子类调用父类

🚩模板方法设计模式的结构

模板方法模式主要包含以下部分：

AbstractClass（抽象类）：定义模板方法和抽象的基本操作
ConcreteClass（具体子类）：实现抽象类定义的抽象操作

图例：

🚩模板方法设计模式的优缺点

✅ 优点

代码复用：将公共行为放在父类中，避免代码重复
扩展性好：子类可以通过重写方法扩展特定步骤
反向控制：父类控制流程，子类只需关注实现细节
符合开闭原则：对扩展开放，对修改关闭
提高可维护性：算法结构清晰，易于维护

❌ 缺点

限制灵活性：子类必须遵循父类定义的算法结构
可能导致类膨胀：每个不同实现都需要一个子类
继承的缺点：Java单继承限制，子类无法再继承其他类
调试困难：模板方法中的流程控制可能使调试变得复杂

🚩模板方法设计模式的Java实现

代码地址：GitHub

创建Person抽象类，定义一个抽象方法TemplateMethod() 和两个抽象操作

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName Person
 * @Description 抽象类定义了模板方法TemplateMethod
 * @date 2025/3/26 13:14
 **/
public abstract class Person {

    public void TemplateMethod() {
        System.out.println("上课 去教室"); // 1
        PrimitiveOperation1(); // 2
        System.out.println("下课 离开教室"); // 3
        PrimitiveOperation2(); // 4
    }

    public abstract void PrimitiveOperation1(); // 原语操作 1 ：上课过程 学生 听课...... 老师 讲课
    public abstract void PrimitiveOperation2(); // 原语操作 2 ：作业     学生 写作业 提交作业...... 老师 批改作业 打分数
}

创建两个具体子类Student 和 Teacher，各自实现抽象操作

Student 子类

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName Student
 * @Description 具体子类 Student
 * @date 2025/3/26 13:15
 **/
public class Student extends Person {

    @Override
    public void PrimitiveOperation1() {
        System.out.println("学生：听课 学习 做笔记 提出问题");
    }

    @Override
    public void PrimitiveOperation2() {
        System.out.println("学生：写作业 提交作业");
    }
}

Teacher 子类

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName Teacher
 * @Description 具体子类 Teacher
 * @date 2025/3/26 13:24
 **/
public class Teacher extends Person {

    @Override
    public void PrimitiveOperation1() {
        System.out.println("老师：上课 讲课 解答问题 布置作业");
    }

    @Override
    public void PrimitiveOperation2() {
        System.out.println("老师：批改作业 打分数");
    }
}

测试模板方法模式

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName TemplateMethodPattern
 * @Description 测试模板方法模式
 * @date 2025/3/26 13:25
 **/
public class TemplateMethodPattern {

    public static void main(String[] args) {
        // 父类名 对象名 = new 子类名();
        Person student = new Student();
        Person teacher = new Teacher();

        student.TemplateMethod();

        System.out.println("=====我是分割线=====");

        teacher.TemplateMethod();
    }
}

📌 运行结果

🚩代码总结

Person 抽象类定义了模板方法 TemplateMethod() 和两个抽象操作
Student 和 Teacher 是具体子类，实现了各自的抽象操作
模板方法固定了流程顺序，子类只需实现特定步骤
客户端调用时，不同子类表现出不同的行为，但流程结构一致

🚩总结

模板方法设计模式 定义算法骨架 ，将具体步骤延迟到子类实现
核心是 封装不变部分 ，扩展可变部分 ，实现代码复用
适用于 流程固定但某些步骤实现不同 的场景

✅ Java源码中的应用场景：

Java IO类中的InputStream/OutputStream：
- 定义了读取/写入的基本流程，具体实现由子类完成

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