【设计模式】模板方法模式

什么是模板方法模式

在计算机程序中，为了将一些具有不同实现但有相同执行步骤的类统一起来，通常我们将这些类抽象成一个模板类。模板类定义了一个算法的框架，使得子类可以不改变算法的结构而去对一些细节实现进行重新定义。

模板方法模式的核心要素

抽象模板

抽象模板中定义了两种方法：需要子类去实现的基本方法，以及固定的不需要子类去实现的具体算法步骤的模板方法。基本方法在模板方法中被调用，模板方法一般会是一个具体的算法框架，调度基本方法完成所有功能。

具体实现

子类具体实现抽象模板中的基本方法，完成对框架中的算法细节进行重新定义。

我在实际项目中使用的案例

在做某个按需查询不同类别的用户，并将其上传到OSS上，每日发邮件告诉运营人员结果的一个需求的时候，我就用到了模板方法模式。
首先定义一个抽象模板，分别有查询用户(每天都不同的SQL)，上传到OSS，发邮件等几个步骤，即基本方法。在模板方法中将这几个步骤封装起来。定义7个子类分别对每天不同的查询、上传、邮件做具体的实现。最后根据策略模式，不同的星期调用不同的对象的模板方法完成核心功能。

模板方法模式代码示例

如图，有个做饭的抽象模板：定义了[洗菜-炒菜-完成]三个步骤为基本方法，一个ComplateCook方法完成步骤的组装

抽象模板

一个西红柿炒蛋的实现类

子类1

一个鱼香肉丝的实现类

子类2

具体代码如下：

public abstract class CookTemplate {

    // 定义步骤为抽象方法

    public abstract void wash();

    public abstract void cook();

    public abstract void finish();

    public final void ComplateCook() {
        System.out.println("开始做菜～");
        wash();
        cook();
        finish();
        System.out.println("完成做菜步骤～");
    }
}
public class XihongshiChaoEgg extends CookTemplate{
    @Override
    public void wash() {
        System.out.println("切西红柿，准备鸡蛋～");
    }

    @Override
    public void cook() {
        System.out.println("炒鸡蛋，然后再炒西红柿～");
    }

    @Override
    public void finish() {
        System.out.println("西红柿炒蛋做好了，出锅～");
    }
}
public class YuXiangRose extends CookTemplate{
    @Override
    public void wash() {
        System.out.println("洗胡萝卜～");
        System.out.println("切肉丝～");
    }

    @Override
    public void cook() {
        System.out.println("开始做鱼香肉丝～");
    }

    @Override
    public void finish() {
        System.out.println("鱼香肉丝做好了 出锅～");
    }
}
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        CookTemplate cook = new XihongshiChaoEgg();
        cook.ComplateCook();
        cook = new YuXiangRose();
        cook.ComplateCook();
    }
}

模板方法模式优缺点

优点
- 封装了不可变的部分，扩展可变部分
- 提供公共代码，便于维护
- 具体行为父类控制，子类只管自己的细节实现，符合开闭原则
缺点
- 一个不同的实现都要增加一个子类，会导致代码量很庞大
- 父类的执行结果会受到子类的影响，在复杂代码的阅读中会给开发人员带来很多麻烦

总结

模板方法模式适用于：有一个固定的算法步骤，但是细节实现存在多种可能的场景，即整体稳定但是个别易变的时候讲会变化的那一部分抽象出来。
模板方法模式强调抽象类与子类之间的协作，它将调用权交给父类，是一种控制反转的设计理念。子类不再去完成核心的功能，只需要关注属于自己的那一部分的实现。

JDK中经典的模板方法模式实现：AQS