Java设计模式之模板方法模式（Template Method）

一、含义

　　定义一个算法中的操作框架，而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤，不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。

二、模式中的角色

　　抽象类（AbstractClass）：实现了模板方法，定义了算法的骨架。

　　具体类（ConcreteClass)：实现抽象类中的抽象方法，已完成完整的算法

三、类图及源码

模板方法模式的通用类图非常简单，仅仅使用了Java的继承机制，但它是一个非常广泛的模式。其类图如下，其中AbstractClass叫做抽象模板，它的方法分为两类：

• 基本方法：是由子类实现的方法，并且在模板方法被调用。（一般都加上final关键字，防止被覆写）
• 模板方法：可以有一个或几个，一般是一个具体方法，也就是一个框架，实现对基本方法的调用，完成固定的逻辑。（抽象模板中的基本方法尽量设计为protected类型，符合迪米特法则，不需要暴露的属性或方法尽量不要设置为protected类型。实现类若非必要，尽量不要扩大父类中的访问权限）

上述通用类图的源码如下：

 public abstract class AbstractClass {
     protected abstract void doAnything();
     protected abstract void doSomething();
     public final void templateMethod(){
         /*
          * 调用基本方法，完成相关的逻辑
          */
         this.doAnything();
         this.doSomething();
     }
 }
 public class ConcreteClass1 extends AbstractClass {

     @Override
     protected void doAnything() {
         // TODO Auto-generated method stub
         //子类实现具体
     }

     @Override
     protected void doSomething() {
         // TODO Auto-generated method stub
     }
 }
 public class ConcreteClass2 extends AbstractClass {

     @Override
     protected void doAnything() {
         // TODO Auto-generated method stub
         //子类实现具体
     }

     @Override
     protected void doSomething() {
         // TODO Auto-generated method stub
     }
 }

四、优缺点

1、模板方法模式的优点

• 封装不变部分，扩展可变部分。把认为不变部分的算法封装到父类中实现，而可变部分的则可以通过继承来继续扩展。
• 提取公共部分代码，便于维护。
• 行为由父类控制，子类实现。

2、模板方法模式的缺点

　　按照设计习惯，抽象类负责声明最抽象、最一般的事物属性和方法，实现类负责完成具体的事务属性和方法，但是模板方式正好相反，子类执行的结果影响了父类的结果，会增加代码阅读的难度。

五、使用场景

• 多个子类有共有的方法，并且逻辑基本相同
• 重要、复杂的算法，可以把核心算法设计为模板方法，周边的相关细节功能则由各个子类实现
• 重构时，模板方法是一个经常使用的方法，把相同的代码抽取到父类中，然后通过构造函数约束其行为

六、实例

以准备去学校所要做的工作（prepareGotoSchool）为例，假设需要分三步：穿衣服（dressUp），吃早饭（eatBreakfast），带上东西（takeThings）。学生和老师要做得具体事情肯定有所区别。

抽象类AbstractClass

 public abstract class AbstractPerson{
      //抽象类定义整个流程骨架
      public void prepareGotoSchool(){
           dressUp();
           eatBreakfast();
           takeThings();
      }
      //以下是不同子类根据自身特性完成的具体步骤
      protected abstract void dressUp();
      protected abstract void eatBreakfast();
      protected abstract void takeThings();
 }

具体类ConcreteClass

     public class Student extends AbstractPerson{
          @Override
          protected void dressUp() {
               System.out.println(“穿校服");
          }
          @Override
          protected void eatBreakfast() {
               System.out.println(“吃妈妈做好的早饭");
          }  

          @Override
          protected void takeThings() {
               System.out.println(“背书包，带上家庭作业和红领巾");
          }
     }  

     public class Teacher extends AbstractPerson{
          @Override
          protected void dressUp() {
               System.out.println(“穿工作服");
          }
          @Override
          protected void eatBreakfast() {
               System.out.println(“做早饭，照顾孩子吃早饭");
          }  

          @Override
          protected void takeThings() {
               System.out.println(“带上昨晚准备的考卷");
          }
     }  

测试类：

 public class Client {
      public static void main(String[] args) {
      Student student = new Student()
      student.prepareGotoSchool();  

      Teacher teacher  = new Teacher()
      teacher.prepareGotoSchool();
      }
 }