当前位置：首页 > news >正文

行为模式1.模板方法模式

news 来源：原创 2025/5/17 7:29:08

行为型模式

模板方法模式（Template Method Pattern）
命令模式（Command Pattern）
迭代器模式（Iterator Pattern）
观察者模式（Observer Pattern）
中介者模式（Mediator Pattern）
备忘录模式（Memento Pattern）
解释器模式（Interpreter Pattern）
状态模式（State Pattern）
策略模式（Strategy Pattern）
职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）
访问者模式（Visitor Pattern）

模板方法模式（Template Method Pattern） 是一种行为型设计模式，它定义了一个操作中的算法骨架，允许子类在不改变算法结构的情况下重定义该算法的某些步骤。通过这个模式，可以将不变的部分放在父类中，而将可变的部分留给子类去实现。模板方法模式通常涉及两个主要部分：抽象类和具体子类。

主要角色

抽象类（Abstract Class）：
- 定义了算法的骨架，即模板方法。
- 其中包含一个或多个抽象方法，这些方法将在子类中实现。
- 还可以包含一些具体方法（即已实现的方法）。
具体类（Concrete Class）：
- 子类继承抽象类并实现其中的抽象方法，以完成算法中变动的部分。

模板方法模式的工作流程

父类定义一个“模板方法”，这个方法通常是一个完整的算法步骤，并且在其中调用了一些抽象方法和具体方法。
子类重写这些抽象方法来实现自己特定的行为，而算法的整体结构和流程由父类来控制。

模板方法模式的优点

代码复用：父类实现的固定步骤可以在多个子类中复用，减少了代码的重复性。
易于扩展：通过继承父类并实现不同的步骤，子类可以非常容易地进行功能扩展。
控制反转：父类控制着算法的流程，子类只需要关注具体的步骤，符合“控制反转”的设计思想。

模板方法模式的缺点

类的数量增多：由于模板方法模式需要抽象类和多个具体类，有时会导致类的数量增多，增加维护成本。
过度继承：如果父类设计不当，可能会导致不必要的继承关系，增加类的复杂性。

示例：制作饮料的过程

假设我们有一个饮料的制作过程。不同的饮料（比如咖啡和茶）有不同的步骤，但它们都有一些共同的步骤，比如煮水、倒入杯子等。使用模板方法模式，可以将共同的步骤放在父类中，而将不同的步骤（如制作咖啡或茶的方式）留给子类去实现。

// 饮料准备的抽象类
public abstract class Beverage {// 模板方法，定义了制作饮料的过程public final void prepareRecipe() {boilWater();brew();pourInCup();addCondiments();}// 共同步骤：煮水private void boilWater() {System.out.println("Boiling water");}// 共同步骤：倒入杯子private void pourInCup() {System.out.println("Pouring into cup");}// 抽象方法，子类需要实现的步骤：冲泡饮料protected abstract void brew();// 抽象方法，子类需要实现的步骤：添加调料protected abstract void addCondiments();
}// 具体子类：咖啡
public class Coffee extends Beverage {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("Brewing coffee");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("Adding sugar and milk");}
}// 具体子类：茶
public class Tea extends Beverage {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("Steeping the tea");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("Adding lemon");}
}public class TemplateMethodDemo {public static void main(String[] args) {// 创建咖啡和茶的实例Beverage coffee = new Coffee();Beverage tea = new Tea();System.out.println("Making coffee:");coffee.prepareRecipe();  // 输出咖啡制作过程System.out.println("\nMaking tea:");tea.prepareRecipe();  // 输出茶制作过程}
}

代码解析

抽象类 Beverage：
- 定义了一个 prepareRecipe() 方法，这是整个算法的模板方法，它规定了制作饮料的流程。
- boilWater() 和 pourInCup() 是固定步骤，已经在父类中实现。
- brew() 和 addCondiments() 是抽象方法，留给子类去实现，具体取决于饮料的种类。
具体类 Coffee 和 Tea：
- Coffee 和 Tea 类分别实现了 brew() 和 addCondiments() 方法，定义了具体的制作步骤。
客户端代码 TemplateMethodDemo：
- 在客户端中，分别创建了 Coffee 和 Tea 的实例，调用 prepareRecipe() 方法来制作咖啡和茶。
- 无论是制作咖啡还是制作茶，共同的步骤（如煮水、倒入杯子）都是由父类 Beverage 中的实现完成的，而每种饮料的具体制作方法由各自的子类来完成。

模板方法模式的应用场景

多个子类有相同的算法，但某些步骤不同的场景：比如不同的饮料、餐饮、制作流程等。
框架设计：许多框架（如Spring框架）会提供一个模板方法，允许用户自定义具体的步骤。
工作流管理：在复杂的工作流中，可以定义一些固定步骤和可变步骤，使用模板方法来管理整个工作流的执行。

总结

模板方法模式通过定义一个固定的算法骨架，并将一些具体步骤延迟到子类中实现，提供了代码复用的同时也保留了灵活的扩展性。它能够让不同的子类在不修改父类的情况下，提供不同的行为实现。