模板方法模式 (Template Method Pattern)

文章目录

- - 模板方法模式 (Template Method Pattern)
  - 原理
  - 优点
  - 缺点
  - 示例代码
  - - 场景描述
    - 1. 定义抽象类
    - 2. 创建具体类
    - 3. 客户端代码
    - 输出结果
  - UML 类图
  - 钩子方法
  - 使用场景
  - 优化与扩展
  - 小结

模板方法模式 (Template Method Pattern)

模板方法模式是一种 行为型设计模式，它定义了一个操作的骨架，将具体的实现延迟到子类。通过模板方法模式，子类可以在不改变骨架的情况下重新定义某些步骤。

原理

核心思想：
- 在一个方法中定义算法的框架，将具体实现留给子类。
- 提取公共逻辑到父类中，便于代码复用。
适用场景：
- 一些操作步骤是固定的，但某些步骤需要由子类定制。
- 存在多个类有类似的行为，需要复用相同的逻辑。
参与角色：
- AbstractClass（抽象类）：定义模板方法和抽象方法，模板方法给出逻辑骨架。
- ConcreteClass（具体类）：实现抽象方法，提供特定步骤的具体逻辑。

优点

代码复用：将通用逻辑提升到父类。
灵活扩展：子类可以灵活定制具体实现。
封装不变部分：将变化部分交由子类处理。

缺点

增加复杂性：引入了继承关系。
子类数量增加：不同实现需要创建多个子类。

示例代码

场景描述

以咖啡和茶的制作过程为例。两者的制作过程大致相同，但某些步骤不同。

1. 定义抽象类

// 抽象类
public abstract class Beverage {
    // 模板方法，定义制作流程
    public final void prepareBeverage() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        if (addCondimentsHook()) { // 使用钩子方法
            addCondiments();
        }
    }

    // 通用方法：烧水
    private void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water...");
    }

    // 通用方法：倒入杯中
    private void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring into cup...");
    }

    // 抽象方法：冲泡
    protected abstract void brew();

    // 抽象方法：添加调料
    protected abstract void addCondiments();

    // 钩子方法：是否需要添加调料
    protected boolean addCondimentsHook() {
        return true; // 默认需要添加调料
    }
}

2. 创建具体类

// 咖啡类
public class Coffee extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("Brewing coffee...");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("Adding sugar and milk...");
    }
}

// 茶类
public class Tea extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("Steeping tea leaves...");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("Adding lemon...");
    }

    // 重写钩子方法，不需要添加调料
    @Override
    protected boolean addCondimentsHook() {
        return false;
    }
}

3. 客户端代码

public class TemplateMethodExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Preparing Coffee:");
        Beverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareBeverage();

        System.out.println("\nPreparing Tea:");
        Beverage tea = new Tea();
        tea.prepareBeverage();
    }
}

输出结果

Preparing Coffee:
Boiling water...
Brewing coffee...
Pouring into cup...
Adding sugar and milk...

Preparing Tea:
Boiling water...
Steeping tea leaves...
Pouring into cup...

UML 类图

        +----------------------+
        |     Beverage         |<--------------------+
        +----------------------+                     |
        | + prepareBeverage()  |                     |
        | + brew()             | (Abstract Method)   |
        | + addCondiments()    |                     |
        | + addCondimentsHook()|                     |
        +----------------------+                     |
                ^                                    |
                |                                    |
    +------------------+                  +------------------+
    |      Coffee      |                  |       Tea        |
    +------------------+                  +------------------+
    | + brew()         |                  | + brew()         |
    | + addCondiments()|                  | + addCondiments()|
    +------------------+                  +------------------+