设计模式之模板方法模式

设计模式中的模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式，主要用于解决在多个类中存在相同算法结构，但具体实现细节不同的问题。通过模板方法模式，可以定义一个操作中的算法框架，而将一些步骤的具体实现延迟到子类中，从而在不改变算法结构的情况下，允许子类重新定义某些步骤。以下是关于模板方法模式的详细说明及其应用：

模板方法模式的定义

模板方法模式定义了一个操作中的算法框架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

模板方法模式的结构

• 抽象类（Abstract Class）：负责给出一个算法的轮廓和骨架。它由一个模板方法和若干个基本方法构成。模板方法定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。基本方法则是实现算法各个步骤的方法，是模板方法的组成部分。
• 模板方法（Template Method）：定义了算法的骨架，按某种顺序调用其包含的基本方法。
• 基本方法（Basic Method）：
  • 抽象方法（Abstract Method）：由抽象类声明，由其具体子类实现。
  • 具体方法（Concrete Method）：由抽象类或具体类声明并实现，其子类可以进行覆盖也可以直接继承。
  • 钩子方法（Hook Method）：在抽象类中已经实现，包括用于判断的逻辑方法和需要子类重写的空方法两种。
• 具体子类（Concrete Class）：实现抽象类中所定义的抽象方法和钩子方法，它们是一个顶级逻辑的组成步骤。

模板方法模式的应用

模板方法模式的主要应用在于将复杂流程的实现步骤封装在一系列基本方法中，通过抽象父类提供一个模板方法来定义这些基本方法的执行次序，然后由子类来覆盖某些步骤，从而使得相同的算法框架可以有不同的执行结果。以下是几个应用实例：

1. 造房子：在造房子的过程中，地基、走线、水管等步骤是固定的，而建筑的后期加壁橱、加栅栏等步骤则根据具体需求进行。可以将这些步骤定义为基本方法，通过模板方法控制执行次序，不同的房子类型通过继承并实现具体的基本方法来完成建造。
2. 西游记：在《西游记》中，菩萨定好的81难是一个顶层的逻辑骨架，每个难的具体内容和解决方式则不同。可以将每个难作为一个基本方法，通过模板方法控制难的执行次序，而每个难的具体实现则由不同的子类来完成。
3. Spring框架中对Hibernate的支持：Spring框架将Hibernate的一些通用操作（如开启事务、获取Session、关闭Session等）封装为模板方法，程序员只需要关注具体的业务逻辑，而不需要重复编写已经规范好的代码。

模板方法模式的优点

1. 封装不变部分，扩展可变部分：通过抽象类和基本方法，将算法的不变部分封装起来，而可变部分则通过子类来实现。
2. 提取公共代码，便于维护：将公共的代码提取到抽象类中，减少了代码的冗余性，便于后期的维护和扩展。
3. 行为由父类控制，子类实现：通过模板方法控制算法的执行次序，而具体的实现细节则由子类来完成，增加了代码的灵活性和可扩展性。

模板方法模式的缺点

每一个不同的实现都需要一个子类来实现，这可能导致类的个数增加，使得系统更加庞大。因此，在使用模板方法模式时需要根据实际情况进行权衡。

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