模板方法模式模板方法模式详解与实践模板方法模式应用场景

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，将一些步骤延迟到子类中实现。这种模式通过将算法的各个部分延迟到子类中，使得子类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。模板方法模式适用于那些需要在运行时根据不同情况选择不同算法的场景。，，在模板方法模式中，有一个抽象类作为模板，该抽象类定义了算法的骨架，包括一些抽象方法和一个具体方法。抽象方法是算法的一部分，而具体方法则是算法的某个步骤。子类可以通过继承抽象类并实现抽象方法来自定义算法的某些步骤，从而实现对整个算法的重构。，，以下是一个简单的模板方法模式示例：，，``java，// 抽象类，public abstract class AbstractClass {， // 抽象方法， public abstract void templateMethod();，， // 具体方法， public void concreteMethod() {， System.out.println("执行具体步骤1");， step1();， System.out.println("执行具体步骤2");， step2();， }，， // 抽象步骤方法， protected abstract void step1();，， // 具体步骤方法， protected void step2() {， System.out.println("执行步骤2的具体实现");， }，}，，// 具体子类，public class ConcreteClass extends AbstractClass {， @Override， protected void step1() {， System.out.println("执行步骤1的具体实现");， }，}，`，，在这个示例中，AbstractClass 是模板方法模式的抽象类，它定义了算法的骨架，包括一个抽象方法 templateMethod()、一个具体方法 concreteMethod() 以及两个抽象步骤方法 step1() 和 step2()。ConcreteClass 是具体的子类，它继承了 AbstractClass 并实现了 step1() 和 step2()` 这两个抽象步骤方法。

本文目录导读：

模板方法模式简介
模板方法模式的优点
模板方法模式的缺点
实例演示

在编程领域，设计模式是一种被广泛认可的解决方案，它可以帮助我们解决一些常见的问题，本文将详细介绍模板方法模式(Template Method Pattern),并通过实例来演示如何使用这一模式。

模板方法模式模板方法模式详解与实践模板方法模式应用场景

模板方法模式简介

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的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现，模板方法模式使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

模板方法模式包含以下角色：

1、抽象类(Template):定义了算法的骨架，包括一个模板方法(如：execute())和一系列抽象方法(如：initialize()、preOperation()、operation()、postOperation())。

2、具体类(Concrete):实现了抽象类中的抽象方法，并可以覆盖其中的一些步骤。

3、具体子类(ConcreteSubclass):继承自具体类，并重写或扩展其中的方法。

模板方法模式的优点

1、代码复用：模板方法模式将算法的骨架定义在抽象类中，具体的步骤由子类实现，这样可以避免重复编写相同的代码，提高代码的复用性。

2、灵活性：模板方法模式允许子类在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤，这样可以提高代码的灵活性。

3、可扩展性：当需要添加新的功能时，只需要创建一个新的具体子类，继承自抽象类，并实现相应的方法即可，无需修改现有的代码。

模板方法模式的缺点

1、耦合度较高：由于模板方法模式依赖于抽象类，所以各个子类之间的耦合度较高，这可能会导致在修改或维护代码时出现困难。

2、可能导致过早优化：由于模板方法模式将算法的骨架定义在抽象类中，子类只需要实现其中的一些步骤，这可能导致子类在实现这些步骤时过于关注性能优化，而忽略了一些通用的功能。

实例演示

下面我们通过一个简单的计算器示例来演示如何使用模板方法模式，假设我们需要实现一个计算器，支持加、减、乘、除四种运算。

1、我们定义一个抽象类Calculator,包含一个模板方法calculate(),以及一系列抽象方法。

public abstract class Calculator {
    // 模板方法
    public final double calculate(double num1, double num2) {
        initialize();
        preOperation();
        double result = operation(num1, num2);
        postOperation();
        return result;
    }
    
    // 抽象方法：初始化操作
    protected abstract void initialize();
    
    // 抽象方法：预处理操作
    protected abstract void preOperation();
    
    // 抽象方法：执行加法操作
    protected abstract double add(double num1, double num2);
    
    // 抽象方法：执行减法操作
    protected abstract double subtract(double num1, double num2);
    
    // 抽象方法：执行乘法操作
    protected abstract double multiply(double num1, double num2);
    
    // 抽象方法：执行除法操作
    protected abstract double divide(double num1, double num2);
    
    // 抽象方法：后处理操作
    protected abstract void postOperation();
}

2、我们创建两个具体类，分别实现加法和减法操作，这两个具体类继承自Calculator抽象类。

public class AddCalculator extends Calculator {
    @Override
    protected void initialize() {}
    
    @Override
    protected void preOperation() {}
    
    @Override
    protected double add(double num1, double num2) {return num1 + num2;}
    
    @Override
    protected double subtract(double num1, double num2) throws UnsupportedOperationException {}
    
    @Override
    protected double multiply(double num1, double num2) throws UnsupportedOperationException {}
    
    @Override
    protected double divide(double num1, double num2) throws UnsupportedOperationException {}
    
    @Override
    protected void postOperation() {}
}