Java 模板方法模式（Template Method Pattern）详解
🧠 什么是模板方法模式？
模板方法模式是一种行为型设计模式，定义了一个操作中的算法骨架，将一些步骤的实现延迟到子类中。通过模板方法模式，可以让子类在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。模板方法模式通常用于那些具有固定结构的操作，在不改变整体流程的前提下允许某些步骤的定制。
模板方法模式常用于处理那些需要按照一定流程进行的任务，但每个步骤的具体实现可能不同的场景。
🎯 使用场景
- 当一个算法的结构和步骤已经确定，但某些步骤的实现需要由子类来完成时。
- 当一个操作的各个部分的实现步骤是相似的，且这些步骤的顺序不可改变时。
- 当希望子类能够灵活地改变算法的某些部分，而不影响整体算法结构时。
🏗️ 模式结构
- AbstractClass（抽象类）：定义一个模板方法，规定算法的骨架，且实现一些步骤的默认行为。具体步骤的实现由子类提供。
- ConcreteClass（具体类）：实现模板方法中定义的某些步骤，可以覆盖抽象类中的默认实现。
✅ 示例：制作饮料的模板
抽象类（饮料）
java
public abstract class Beverage {
// 模板方法，定义了制作饮料的流程
public final void prepareRecipe() {
boilWater();
brew();
pourInCup();
addCondiments();
}
// 基本步骤
abstract void brew(); // 冲泡
abstract void addCondiments(); // 添加配料
// 固定步骤
private void boilWater() {
System.out.println("Boiling water");
}
private void pourInCup() {
System.out.println("Pouring into cup");
}
}具体类（茶）
java
public class Tea extends Beverage {
@Override
void brew() {
System.out.println("Steeping the tea");
}
@Override
void addCondiments() {
System.out.println("Adding lemon");
}
}具体类（咖啡）
java
public class Coffee extends Beverage {
@Override
void brew() {
System.out.println("Dripping coffee through filter");
}
@Override
void addCondiments() {
System.out.println("Adding sugar and milk");
}
}客户端
java
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Beverage tea = new Tea();
tea.prepareRecipe();
System.out.println();
Beverage coffee = new Coffee();
coffee.prepareRecipe();
}
}输出
Boiling water
Steeping the tea
Pouring into cup
Adding lemon
Boiling water
Dripping coffee through filter
Pouring into cup
Adding sugar and milk✅ 优点
- 代码复用：模板方法模式通过在抽象类中定义算法骨架，减少了重复的代码，提高了代码的复用性。
- 控制算法的执行顺序：模板方法控制了算法步骤的执行顺序，并且保证了步骤的一致性。
- 灵活的扩展性：通过子类可以重写某些步骤，允许灵活定制算法的某些部分，而不影响整体结构。
⚠️ 缺点
- 过度使用可能导致类的膨胀：模板方法模式的应用可能导致类数量增多，且子类之间的差异可能只是某些步骤的实现不同，导致类层次结构复杂。
- 子类无法改变算法的骨架：模板方法模式的结构较为固定，子类只能修改某些步骤的实现，而无法改变算法的骨架。
- 不适用于所有情况：如果子类的定制需求过于复杂，模板方法模式的灵活性可能不足。
🧩 使用建议
模板方法模式适用于需要对多个子类执行相同的操作流程，但每个子类的具体实现有所不同的场景。它可以帮助你避免代码重复，同时保持算法结构的一致性。
典型应用场景包括：
- 定义一个固定的工作流程，并允许子类在不改变结构的前提下定制某些步骤。
- 系统中存在多个类似的操作步骤，只是某些步骤的细节实现不同。
如果系统中的算法流程变动频繁或步骤较为复杂，可能需要考虑使用其他模式来增强灵活性。