设计模式：行为型18-模板方法模式

1. 基本概念

模板方法模式（Template Method Pattern）是一种行为型设计模式, 它定义了一个算法的骨架，将一些步骤的实现延迟到子类。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。【引用自大话设计第10章】

举个简单的例子，做一道菜通常都需要包含至少三步：

准备食材
亨饪过程
上菜

不同菜品的亨饪过程是不一样的，但是我们可以先定义一个”骨架”，包含这三个步骤，亨饪过程的过程放到具体的炒菜类中去实现，这样，无论炒什么菜，都可以沿用相同的炒菜算法，只需在子类中实现具体的炒菜步骤，从而提高了代码的复用性。

2. 基本结构

模板方法模式的基本结构包含以下两个角色：

模板类AbstractClass：由一个模板方法和若干个基本方法构成，模板方法定义了逻辑的骨架，按照顺序调用包含的基本方法，基本方法通常是一些抽象方法，这些方法由子类去实现。基本方法还包含一些具体方法，它们是算法的一部分但已经有默认实现，在具体子类中可以继承或者重写。
具体类ConcreteClass：继承自模板类，实现了在模板类中定义的抽象方法，以完成算法中特定步骤的具体实现。

3. 简易实现

模板方法模式的简单示例如下：

定义模板类，包含模板方法，定义了算法的骨架, 一般都加上final关键字，避免子类重写。

// 模板类
abstract class AbstractClass {
    // 模板方法，定义了算法的骨架
    public final void templateMethod() {
        step1();
        step2();
        step3();
    }

    // 抽象方法，由子类实现
    protected abstract void step1();
    protected abstract void step2();
    protected abstract void step3();
}

定义具体类, 实现模板类中的抽象方法

// 具体类
class ConcreteClass extends AbstractClass {
    @Override
    protected void step1() {
        System.out.println("Step 1 ");
    }

    @Override
    protected void step2() {
        System.out.println("Step 2 ");
    }

    @Override
    protected void step3() {
        System.out.println("Step 3");
    }
}

客户端实现

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass concreteTemplate = new ConcreteClass();
        // 触发整个算法的执行
        concreteTemplate.templateMethod();
    }
}

4. 应用场景

模板方法模式将算法的不变部分被封装在模板方法中，而可变部分算法由子类继承实现，这样做可以很好的提高代码的复用性，但是当算法的框架发生变化时，可能需要修改模板类，这也会影响到所有的子类。

总体来说，当算法的整体步骤很固定，但是个别步骤在更详细的层次上的实现可能不同时，通常考虑模板方法模式来处理。在已有的工具和库中， Spring框架中的JdbcTemplate类使用了模板方法模式，其中定义了一些执行数据库操作的模板方法，具体的数据库操作由回调函数提供。而在Java的JDK源码中，AbstractList 类也使用了模板方法模式，它提供了一些通用的方法，其中包括一些模板方法。具体的列表操作由子类实现。