设计模式之模板模式

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作者:

@小白创作中心

设计模式之模板模式

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/Rcain_R/article/details/138402294

模板模式（Template Method Pattern）是行为设计模式之一，它定义了一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现。这种设计模式使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重定义特定步骤，从而实现代码复用和定制化开发。本文将从多个维度深入解析模板模式，包括其原理、使用场景、注意事项以及与其他设计模式的对比。

模板模式概述

模板模式通过把不变的行为搬移到超类，去除子类中的重复代码，提供一个固定的执行框架。这个框架由一个抽象类实现，其中定义了一个或多个抽象方法，这些抽象方法由子类具体实现，同时定义了一个模板方法，用于调用这些抽象方法，从而实现特定的业务逻辑流程。

使用场景

多个子类有共有的操作序列，但其中部分步骤的具体实现不同。
需要控制子类扩展的方式，确保子类在扩展时遵循一定的逻辑结构。
想要利用多态来避免代码重复，同时保持代码的结构清晰。

注意事项

避免过度设计：确认模式适用性，避免为简单的逻辑引入不必要的复杂度。
抽象类的设计：确保抽象类中的模板方法定义了清晰的操作流程，且抽象方法的粒度适中，既不过于细化也不过于笼统。
子类实现的约束：明确哪些方法是必须实现的（通常是抽象方法），并考虑是否需要提供默认实现以简化子类的编写。

优缺点

优点：

代码复用：共享相同的算法结构，减少代码重复。
扩展性好：新增子类时，只需实现特定的方法，无需修改模板方法，符合开闭原则。
提高代码可读性和维护性：模板方法定义了高层逻辑，使得业务流程更清晰。

缺点：

过度依赖抽象：如果抽象类发生变化，可能需要修改所有子类。
设计复杂度增加：增加了类之间的耦合，尤其是当抽象类和子类之间的关系变得复杂时。

Java代码示例

abstract class AbstractClass {
    public final void templateMethod() {
        stepOne();
        stepTwo();
        stepThree();
    }
    protected abstract void stepTwo();
    private void stepOne() {
        System.out.println("执行模板方法的第一个步骤");
    }
    private void stepThree() {
        System.out.println("执行模板方法的第三个步骤");
    }
}
class ConcreteClassA extends AbstractClass {
    @Override
    protected void stepTwo() {
        System.out.println("ConcreteClassA 实现的第二个步骤");
    }
}
class ConcreteClassB extends AbstractClass {
    @Override
    protected void stepTwo() {
        System.out.println("ConcreteClassB 实现的第二个步骤");
    }
}
public class TemplatePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass classA = new ConcreteClassA();
        classA.templateMethod();
        AbstractClass classB = new ConcreteClassB();
        classB.templateMethod();
    }
}

可能遇到的问题及解决方案

问题：随着子类增多，抽象类可能变得庞大且难以维护。
解决方案：考虑使用接口和组合而非继承，或者进一步抽象出更多的抽象类来分解职责。

与其他模式的对比

与策略模式：两者都涉及委托给子类实现，但模板模式强调的是算法的整体结构固定，变化点在于具体步骤；而策略模式则完全将算法的实现交由子类，更侧重于算法的完全可替代性。
与工厂方法模式：工厂方法关注对象创建过程的抽象和推迟，而模板方法关注算法结构的固定与步骤的延迟实现，两者解决的问题域不同。

模板模式通过提供一个固定的执行框架，有效减少了代码重复，提升了代码的组织性和可维护性，是处理一系列相似操作时的一个有力工具。