模板方法模式（Template Method）

定义

模板方法模式 在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法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。它是一种类行为型模式。

这个模式是用来创建一个算法的模板。什么是模板? 模板就是一个方法。更具体地说，这个方法将算法定义成一组步骤，其中的任何步骤都可以是抽象的，由子类负责实现。这可以确保算法的结构保持不变，同时由子类提供部分实现。

特点

• 封装不变的部分，扩展可变的部分。不变部分的算法封装到父类中实现，而把可变部分算法由子类继承实现，便于子类继续扩展。
• 父类提取公共部分的代码，避免子类出现重复代码。
• 父类的抽象方法由子类实现，子类执行的结果会影响父类的结果。
• 由于继承关系自身的缺点，当父类添加新抽象方法时，所有子类都必须实现新增的抽象方法。

UML结构

Code结构

// 抽象类
abstract class AbstractClass {
    // 模板方法，定义了一个算法的步骤，避免子类干扰步骤，使用final进行方法修饰
    public final void templateMethod() {
        primitiveOperation1();
        primitiveOperation2();
        concreteOperation();
        hook();
    }
    
    // 抽象类方法，必须由子类进行具体实现
    abstract void primitiveOperation1();
    
    // 抽象类方法，必须由子类进行具体实现
    abstract void primitiveOperation2();
    
    // 具有共性的由父类直接实现，同时使用final修饰避免子类覆盖它
    public final void concreteOperation() {
        // 这里是实现
    }
    
    // 当子类必须提供算法中某个方法或步骤的实现,并且这个实现为可选调用时就可以使用钩子方法 
    void hook() {}
}

// 具体子类
class ConcreteClass extends AbstractClass {
    public void primitiveOperation1() {
        System.out.println("抽象方法1的实现被调用...");
    }
    public void primitiveOperation2() {
        System.out.println("抽象方法2的实现被调用...");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    AbstractClass tm = new ConcreteClass();
    tm.templateMethod();
}

场景示例

/**
 * 咖啡因饮料模板类
 */
public abstract class CaffeineBeverages {
    /*
     * 模板方法
     * 封装了制作咖啡因饮料过程的算法框架
     */
    public final void driveTemplate(){
        // 1.将水煮沸
        boilWater();
        // 2. 炮制饮料
        blew();
        // 3. 倒入杯中
        pourInCup();
        // 钩子函数 判定(例如茶不想加入调味料)
        if(isRight()){
            // 4. 进入调味料
            addCondiments();
        }
    }

    /*
     * 基本方法，将水煮沸
     */
    private void boilWater() {
        System.out.println("将水煮沸");
    }

    /*
     * 基本方法，倒入杯中
     */
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }

    /*
     * 抽象方法 加入调味料（可选）
     * 需由子类实现
     */
    public abstract void addCondiments();

    /*
     * 抽象方法 炮制饮料（可选）
     * 需由子类实现
     */
    public abstract void blew();

    // 钩子函数 判断用户是否要执行某些 “可选” 功能  
    public boolean isRight(){
        return true;
    }
}

/**
 * 制备茶的具体实现类
 */
public class Tea extends CaffeineBeverages {
    // 添加调料
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("加入柠檬");
    }
    // 冲泡茶
    @Override
    public void blew() {
        System.out.println("用80度的热水浸泡茶叶5分钟");
    }
    // 重写钩子函数 改变其值
    @Override
    public boolean isRight(){
        return false;
    }
}