模板方法模式：优雅封装算法骨架

目录

一、模板方法模式

1、结构

2、特性

3、优缺点

3.1、优点

3.2、缺点

4、使用场景

5、实现示例

5.1、抽象类

5.2、实现类

5.3、测试类

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一、模板方法模式

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为设计模式，它在一个方法中定义了一个算法的骨架，而将一些步骤的实现延迟到子类中。

通过这种方式，模板方法模式可以将步骤的执行顺序控制在父类中，同时允许子类覆盖特定步骤的实现以满足具体需要。

1、结构

模板方法模式包含以下主要角色：

1. 抽象类(Abstract Class)

   • 定义抽象的基本操作，子类将重定义它们以实现算法的特定步骤

   • 实现一个模板方法，定义算法的骨架

2. 具体类(Concrete Class)

   • 实现基本操作以完成算法中与特定子类相关的步骤

2、特性

    固定算法结构：模板方法通过定义算法的骨架，确保算法的固定执行顺序。
    可扩展步骤：子类可以覆盖父类中定义的抽象方法，从而扩展或修改某些步骤，而不影响整体算法的结构。
    不可变模板方法：模板方法通常使用 final 修饰，这样子类就不能重写这个方法，从而保证了算法骨架的稳定性。

3、优缺点

3.1、优点

    代码复用：通过在抽象类中定义公用的算法结构，可以减少代码重复，提高代码复用性。
    灵活性和可扩展性：子类可以根据具体需求覆盖抽象方法，从而实现不同的具体行为，这提高了系统的灵活性和可扩展性。
    控制反转：模板方法模式实现了一种变相的控制反转，由父类调用子类实现的具体方法，减少了子类对父类的依赖。

3.2、缺点

    过度设计：如果算法步骤很简单或变化不大，使用模板方法模式可能导致过度设计，引入不必要的复杂性。
    实现不直观：模板方法模式涉及继承和多态，对某些人来说可能不是特别直观，需要详细文档说明才能正确理解和使用。

4、使用场景

1. 一次性实现算法的不变部分，将可变部分留给子类实现

2. 各子类中公共的行为应被提取出来集中到公共父类中

3. 控制子类扩展，只允许在特定点进行扩展

5、实现示例

5.1、抽象类
 

/*** 抽象类 - 饮料制作模板* 定义了制作饮料的算法骨架*/
public abstract class BeverageTemplate {// 模板方法 - 定义制作饮料的步骤（算法骨架）public final void prepareBeverage() {boilWater();brew();pourInCup();if (customerWantsCondiments()) {addCondiments();}}// 具体方法 - 烧水（所有饮料都一样）private void boilWater() {System.out.println("烧开水");}// 具体方法 - 倒入杯子（所有饮料都一样）private void pourInCup() {System.out.println("将饮料倒入杯子");}// 抽象方法 - 冲泡（由子类实现）protected abstract void brew();// 抽象方法 - 添加调料（由子类实现）protected abstract void addCondiments();// 钩子方法 - 顾客是否要加调料（默认返回true，子类可覆盖）protected boolean customerWantsCondiments() {return true;}
}

5.2、实现类

具体子类 - 咖啡

/*** 具体子类 - 咖啡*/
public class Coffee extends BeverageTemplate {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("冲泡咖啡粉");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("加入糖和牛奶");}// 覆盖钩子方法 - 询问用户是否要加调料@Overrideprotected boolean customerWantsCondiments() {String answer = getUserInput();return answer.toLowerCase().startsWith("y");}}

具体子类 - 茶

/*** 具体子类 - 茶*/
public class Tea extends BeverageTemplate {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("浸泡茶叶");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("加入柠檬");}// 覆盖钩子方法 - 茶默认不加调料@Overrideprotected boolean customerWantsCondiments() {return false;}
}

5.3、测试类

public class BeverageTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("======= 制作咖啡 =======");BeverageTemplate coffee = new Coffee();coffee.prepareBeverage();System.out.println("\n======= 制作茶 =======");BeverageTemplate tea = new Tea();tea.prepareBeverage();}
}

结果：

======= 制作咖啡 =======
烧开水
冲泡咖啡粉
将饮料倒入杯子
您的咖啡要加糖和牛奶吗 (y/n)? y
加入糖和牛奶======= 制作茶 =======
烧开水
浸泡茶叶
将饮料倒入杯子