什么是模板方法模式？磁盘模式及其使用方法详解

模板方法模式是一种行为型设计模式，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，通过使用模板方法模式，可以在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。

使用方法

1、创建抽象类：定义算法的骨架，包括模板方法和基本方法，模板方法定义了算法的步骤顺序，而基本方法则实现了一些通用逻辑。

2、创建具体类：继承抽象类，并实现其中的抽象方法，这些方法提供了算法中特定步骤的具体实现。

3、使用模板方法：通过调用模板方法来执行算法，在模板方法中，会按照预定义的顺序调用各个步骤的方法，其中一些方法是在抽象类中实现的，另一些则是由具体类实现的。

示例代码

假设有一个应用程序需要制作不同类型的饮料（如茶和咖啡），可以使用模板方法模式来实现这一功能。

// 抽象类
public abstract class Beverage {
    // 模板方法
    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }
    private void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }
    private void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring into cup");
    }
    protected abstract void brew();
    protected abstract void addCondiments();
}
// 具体类：茶
public class Tea extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("Steeping the tea");
    }
    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("Adding lemon");
    }
}
// 具体类：咖啡
public class Coffee extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("Dripping coffee through filter");
    }
    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("Adding sugar and milk");
    }
}
// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage tea = new Tea();
        tea.prepareRecipe();
        System.out.println();
        Beverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareRecipe();
    }
}

在这个示例中，Beverage类是一个抽象类，定义了制作饮料的算法骨架。Tea和Coffee类是具体类，实现了brew和addCondiments这两个抽象方法，从而提供了制作茶和咖啡的具体步骤。

应用场景

模板方法模式适用于以下场景：

1、算法步骤固定：当一个算法的整体步骤是固定的，但某些具体步骤可以由子类实现时，可以使用模板方法模式。

2、代码复用：当多个子类有相同的行为逻辑，但在某些步骤上有所不同时，可以使用模板方法模式来提高代码的复用性。

3、控制子类扩展：当需要对子类的扩展进行控制，但又不希望影响算法的整体结构时，可以使用模板方法模式。

优缺点

优点

1、提高代码复用性：模板方法模式通过将算法的公共部分提取到抽象类中，提高了代码的复用性。

2、灵活性高：模板方法模式允许子类在不改变算法整体结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

3、符合开闭原则：模板方法模式使得算法的结构可以在不修改现有代码的情况下进行扩展，符合开闭原则。

缺点

1、增加代码复杂性：模板方法模式引入了抽象类和具体类，可能会增加系统的代码复杂性。

2、子类实现难度大：子类需要实现抽象类中的抽象方法，可能会增加子类的实现难度。

相关问答FAQs

Q1: 模板方法模式与策略模式的区别是什么？

A1: 模板方法模式和策略模式都是行为型设计模式，但它们的关注点不同，模板方法模式关注的是算法的骨架和步骤顺序，而策略模式关注的是算法的可替换性，在模板方法模式中，算法的步骤是固定的，但某些步骤的实现可以由子类提供；而在策略模式中，整个算法都可以被替换为不同的实现。

Q2: 如何在实际应用中使用模板方法模式？

A2: 在实际应用中，可以根据需求选择是否使用模板方法模式，如果一个算法的整体步骤是固定的，但某些具体步骤可以由不同的子类实现，那么可以考虑使用模板方法模式，在一个文档转换系统中，可以将打开文档、读取数据、执行转换和存储文档等步骤定义为模板方法，而具体的转换逻辑则由不同的子类实现。

小编有话说：模板方法模式是一种非常实用的设计模式，它可以帮助开发者构建出既灵活又可维护的系统，在实际开发中，合理运用模板方法模式可以提高代码的复用性和可扩展性，使系统更加健壮和易于维护。