7.模板方法模式

一、介绍

模板方法模式定义了一个算法的骨架，将一些步骤的实现延迟到子类。通过这种方式，模板方法模式使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

在模板方法模式中，定义一个抽象类，其中包含一个模板方法，该模板方法定义了算法的骨架，并调用一系列的抽象方法。这些抽象方法由子类来实现，从而允许不同的子类提供不同的实现细节，同时保持算法的一致性。

二、代码

结构图

代码

// 模板方法模式中的抽象类
abstract class AbstractClass {
    // 模板方法定义了算法的骨架
    public final void templateMethod() {
        step1();
        step2();
        step3();
    }

    // 抽象方法，由子类实现
    protected abstract void step1();

    // 抽象方法，由子类实现
    protected abstract void step2();

    // 抽象方法，由子类实现
    protected abstract void step3();
}

// 具体子类1
class ConcreteClass1 extends AbstractClass {
    @Override
    protected void step1() {
        System.out.println("ConcreteClass1: Step 1");
    }

    @Override
    protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteClass1: Step 2");
    }

    @Override
    protected void step3() {
        System.out.println("ConcreteClass1: Step 3");
    }
}

// 具体子类2
class ConcreteClass2 extends AbstractClass {
    @Override
    protected void step1() {
        System.out.println("ConcreteClass2: Step 1");
    }

    @Override
    protected void step2() {
        System.out.println("ConcreteClass2: Step 2");
    }

    @Override
    protected void step3() {
        System.out.println("ConcreteClass2: Step 3");
    }
}

public class TemplateMethodPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用模板方法模式，利用多态性，父类里面的抽象方法没有，就会到子类里面找实现的方法
        AbstractClass template1 = new ConcreteClass1();
        template1.templateMethod();

        AbstractClass template2 = new ConcreteClass2();
        template2.templateMethod();

        // 不使用模板方法模式，需要重复编写调用步骤的代码，而且每个类可能会有自己不同的顺序
        ConcreteClass1 withoutTemplate1 = new ConcreteClass1();
        withoutTemplate1.step1();
        withoutTemplate1.step2();
        withoutTemplate1.step3();

        ConcreteClass2 withoutTemplate2 = new ConcreteClass2();
        withoutTemplate2.step2();
        withoutTemplate2.step1();
        withoutTemplate2.step3();
    }
}

总结

如果我们不使用模板方法模式，可能会存在以下的问题

1. 代码重复性高： 在不使用模板方法模式的情况下，如果有多个类需要实现相似的算法，可能会导致代码重复。每个类都需要独立实现相同的步骤，增加了代码维护的复杂性。

2. 算法的一致性难以保持： 没有模板方法模式，每个类都有自己的实现，容易导致算法的一致性难以保持。如果需要修改算法，可能需要逐个修改每个类，增加了维护成本。

而我们使用模板方法模式，则是通过把不变的行为搬到父类，去除子类中重复代码，同时确保算法骨架的一致性，并允许子类提供自己的实现。与不使用模板方法模式相比，使用模板方法模式能够更好地组织和维护代码，提高代码的可复用性。