什么是模板方法模式
模板方法模式是一种行为设计模式，它定义了一个算法的骨架，将一些步骤的实现留给子类。这些步骤的实现可以在不改变算法骨架的前提下进行自定义，从而实现不同的行为。该模式在具有相似流程的操作中非常有用，可以减少代码冗余并提高代码重用性。 模板方法模式的优点是可以提高代码的重用性和可维护性。由于相同的算法骨架被用于不同的实现，因此避免了代码重复的情况。此外，模板方法模式还可以简化代码，因为模板方法模式将代码分为多个类和方法，使得代码更加清晰易懂。缺点是模板方法模式可能会使得代码变得过于抽象，从而导致难以理解和调试。此外，由于模板方法模式将代码分为多个类和方法，因此可能会使得程序的结构更加复杂，从而增加了程序员的维护难度。
如何实现模板方法模式
实现模板方法模式的步骤如下：
- 定义一个抽象基类，包含一个模板方法，该方法定义了算法的骨架，包括一系列抽象操作和具体操作。
- 抽象基类中定义一些抽象方法，这些方法在模板方法中被调用，具体实现由子类实现。
- 定义一个具体子类，继承抽象基类，并实现其中的抽象方法。
- 客户端调用具体子类的模板方法，执行算法，子类实现抽象方法，完成算法中的具体操作。
- 可以根据需要，添加钩子方法，让子类可以在特定的位置对算法进行扩展。
Tip：模板方法是一种行为型模式，用于定义一个算法的框架，将算法的具体实现延迟到子类中完成。模板方法模式中，基类定义了一个模板方法，该方法中调用了一系列抽象操作和具体操作，其中抽象操作由子类实现，具体操作在基类中实现。
Java实现 以下是Java实现模板方法模式的示例代码：
代码语言：javascript复制//抽象类
public abstract class AbstractClass {
public void templateMethod() {
primitiveOperation1();
primitiveOperation2();
concreteOperation();
hook();
}
protected abstract void primitiveOperation1();
protected abstract void primitiveOperation2();
protected void concreteOperation() {
//具体操作
}
protected void hook() {}
}
//具体类A
public class ConcreteClassA extends AbstractClass {
protected void primitiveOperation1() {
//具体操作A1
}
protected void primitiveOperation2() {
//具体操作A2
}
}
//具体类B
public class ConcreteClassB extends AbstractClass {
protected void primitiveOperation1() {
//具体操作B1
}
protected void primitiveOperation2() {
//具体操作B2
}
protected void hook() {
//具体操作B3
}
}在上述示例中，AbstractClass是抽象类，定义了一个模板方法templateMethod，以及一些抽象方法和钩子方法，这些方法的实现由具体类去完成。具体类ConcreteClassA和ConcreteClassB继承自AbstractClass，实现了抽象方法和钩子方法。在templateMethod中，先调用primitiveOperation1和primitiveOperation2，这两个方法是由具体类去实现的，然后调用concreteOperation，这是一个具体的操作，最后调用hook，这个方法是一个钩子方法，具体类可以选择是否去实现它。通过模板方法模式，可以将一个算法的框架和具体实现分离开来，使得具体实现可以灵活地变化而不影响整个算法的框架。同时，模板方法模式还具有代码复用的好处。
C#实现 以下是C#中模板方法模式的示例代码：
代码语言：javascript复制using System;
namespace TemplateMethodPattern
{
public abstract class AbstractClass
{
public abstract void PrimitiveOperation1();
public abstract void PrimitiveOperation2();
public void TemplateMethod()
{
PrimitiveOperation1();
PrimitiveOperation2();
Console.WriteLine("Template method finished executing.");
}
}
public class ConcreteClass : AbstractClass
{
public override void PrimitiveOperation1()
{
Console.WriteLine("ConcreteClass.PrimitiveOperation1() called.");
}
public override void PrimitiveOperation2()
{
Console.WriteLine("ConcreteClass.PrimitiveOperation2() called.");
}
}
public class Client
{
static void Main()
{
AbstractClass abstractClass = new ConcreteClass();
abstractClass.TemplateMethod();
}
}
}在这个示例中，AbstractClass 是一个抽象类，定义了一个模板方法 TemplateMethod()，该方法调用了两个抽象方法 PrimitiveOperation1() 和 PrimitiveOperation2()，这两个抽象方法需要在具体子类中实现。ConcreteClass 是 AbstractClass 的一个具体子类，它实现了 PrimitiveOperation1() 和 PrimitiveOperation2() 方法。在 Client 类中，我们创建了一个 ConcreteClass 对象并调用其 TemplateMethod() 方法。执行结果将依次输出 “ConcreteClass.PrimitiveOperation1() called.”、“ConcreteClass.PrimitiveOperation2() called.” 和 “Template method finished executing.”。
Tip：在模板方法模式中，模板方法不能被子类重写或修改。但是，具体子类可以覆盖模板方法中的某些步骤，以实现不同的行为。模板方法模式的优点是，它提供了一个稳定的算法框架，同时又允许具体子类在不改变算法结构的情况下重新定义算法的某些步骤。这使得代码重用和扩展变得更加容易。然而，模板方法模式的缺点是，由于它采用了集成方式，因此在设计时必须考虑好类之间的关系，以避免过度耦合。
总结
模板方法模式是一种行为设计模式，它通过定义一个算法框架，让子类实现其中一些步骤，以达到不同的行为变化。该模式具有以下优点：(1) 代码重用性强，可以在父类中定义算法框架，子类只需实现具体步骤，避免了重复代码的出现。(2) 容易扩展，通过增加新的子类来扩展新的行为。(3) 易于维护，模板方法模式将算法框架封装在一个类中，修改只需在一个地方进行。该模式的缺点在于它可能会导致继承的滥用，从而导致代码的复杂性增加。此外，父类对于子类来说是不透明的，子类必须遵循父类的算法框架，降低了灵活性。最后，模板方法可能会使得代码的复杂性增加，特别是当需要处理多个算法变量时。因此，在实际应用中，需要权衡模板方法模式的优缺点，谨慎使用。
