一、定义
模板方法模式是一种行为型设计模式，它在抽象类中定义一个操作的算法骨架（模板方法），将算法中的某些步骤延迟到子类中实现。子类可以在不改变算法整体结构的情况下，重写特定步骤的实现细节。
核心思想：封装不变部分，扩展可变部分，通过抽象类固定算法流程，子类负责填充具体实现。
二、优缺点分析
1.优点：
（1）代码复用：将公共逻辑（不变步骤）集中在抽象类中，避免重复代码。
（2）行为控制：抽象类控制算法流程，子类仅负责具体实现，符合 "开闭原则"（对扩展开放，对修改关闭）。
（3）结构清晰：算法骨架明确，子类无需关心整体流程，只需专注于特定步骤。
2.缺点：
（1）灵活性限制：算法骨架被固定在抽象类中，若需修改整体流程，需修改抽象类，违反 "开闭原则"。
（2）子类膨胀：若可变步骤较多，可能导致子类数量激增，增加维护成本。
三、应用场景
（1）算法流程固定，但部分步骤实现可变：如框架中的生命周期方法（初始化、执行、销毁）。
（2）多个子类存在公共逻辑：可将公共逻辑提取到抽象类，子类仅实现差异部分。
（3）需要控制子类扩展：通过模板方法约束子类的行为，确保算法流程一致。
典型案例：
- 框架中的初始化流程（如 Spring 的init-method）。
- 测试框架中的用例执行流程（ setup → test → teardown ）。
- 文档生成工具（固定格式，内容可变）。
四、C# 代码示例
以 "咖啡与茶的冲泡流程" 为例，两者流程相似（ boiling water → brewing → pouring → adding condiments ），但具体步骤实现不同。
csharp
using System;
// 抽象类：定义算法骨架（模板方法）
public abstract class Beverage
{
// 模板方法：固定算法流程，用sealed防止子类重写
public sealed void PrepareRecipe()
{
BoilWater();
Brew(); // 抽象方法，子类实现
PourInCup();
AddCondiments(); // 抽象方法，子类实现
}
// 具体方法：公共步骤（不变部分）
private void BoilWater()
{
Console.WriteLine("Boiling water");
}
private void PourInCup()
{
Console.WriteLine("Pouring into cup");
}
// 抽象方法：子类需实现的可变步骤
protected abstract void Brew();
protected abstract void AddCondiments();
}
// 具体子类：咖啡
public class Coffee : Beverage
{
protected override void Brew()
{
Console.WriteLine("Dripping coffee through filter");
}
protected override void AddCondiments()
{
Console.WriteLine("Adding sugar and milk");
}
}
// 具体子类：茶
public class Tea : Beverage
{
protected override void Brew()
{
Console.WriteLine("Steeping the tea");
}
protected override void AddCondiments()
{
Console.WriteLine("Adding lemon");
}
}
// 客户端调用
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Beverage coffee = new Coffee();
Console.WriteLine("Making coffee:");
coffee.PrepareRecipe();
Beverage tea = new Tea();
Console.WriteLine("\nMaking tea:");
tea.PrepareRecipe();
}
}输出结果：
csharp
Making coffee:
Boiling water
Dripping coffee through filter
Pouring into cup
Adding sugar and milk
Making tea:
Boiling water
Steeping the tea
Pouring into cup
Adding lemon五、关键点总结
1.核心结构：
- 抽象类（Abstract
Class）：定义模板方法（PrepareRecipe）和抽象步骤（Brew、AddCondiments），可包含具体公共方法（BoilWater）。 - 具体子类（Concrete Class）：继承抽象类，实现抽象步骤。
2.模板方法特性：
- 通常用sealed修饰，防止子类修改算法流程。
- 可包含 "钩子方法"（Hook Method）：在抽象类中定义默认空实现，子类可选择重写（如添加额外逻辑）。
3.设计原则：
- 符合 "里氏替换原则"：子类可替换父类，且不改变算法流程。
- 体现 "依赖倒置原则"：客户端依赖抽象类（Beverage），而非具体子类。
4.与策略模式的区别：
- 模板方法模式通过继承实现算法变化，强调流程固定、步骤可变。
- 策略模式通过组合实现算法变化，强调整体算法的替换。
模板方法模式适用于流程标准化场景，能有效提升代码复用性和扩展性，是框架设计中常用的模式之一。
