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前言

Github：https://github.com/HealerJean

博客：http://blog.healerjean.com

一、模板方法（Template Method）设计模式

1、模式概述

模板方法模式 是一种 行为型设计模式，它在 父类中定义一个算法的骨架（流程框架），而将 某些具体步骤延迟到子类中实现。 子类可以在不改变算法结构的前提下，重新定义该算法的特定步骤。

模板方法 = 算法骨架 + 插槽实现：—–> 流程我定，细节你填

  • 核心思想：“封装不变部分，扩展可变部分” —— 将公共流程固化在父类，差异化逻辑由子类实现。

  • 它不是让你“重写整个流程”，而是让你“填空”——在框架预留的位置，填入你的具体逻辑。

2、使用场景

模板方法适用于以下情况：

  • 多个子类有 相同的处理流程，但 某些步骤的具体实现不同；
  • 需要 控制子类扩展范围（通过 final 方法防止关键流程被篡改）；
  • 希望 避免代码重复，将公共逻辑上提到父类。

典型例子：

  • 数据库操作模板（连接 → 执行 → 关闭）
  • 算法框架（初始化 → 处理 → 清理）
  • 测试用例执行流程（setUp → test → tearDown）

3、模式角色

1）AbstractClass（抽象类 父类）

定义模板方法，并声明若干抽象方法或钩子方法供子类实现

  • 模板方法（如 display()）通常声明为 final，防止子类覆盖破坏流程；
  • 抽象方法（如 open(), print(), close()）强制子类实现；
  • 可引入 钩子方法（Hook Method）（空实现的 protected 方法），提供可选扩展点。

2）ConcreteClass（具体类 ，子类）

**1、在子类中可以使用父类中定义的方法 **

2、在子类中重写父类的方法可以改变程序的行为

3、在子类中添加方法来实现新的功能

4、示例程序：显示不同格式的内容

1）抽象父类 AbstractDisplay

  • display() 是 final 的，确保流程不可篡改；
  • 三个抽象方法构成 可变点，由子类填充。
/**
 * 抽象显示类 —— 定义显示流程的模板
 */
public abstract class AbstractDisplay {

    // === 抽象方法：由子类实现具体行为 ===
    public abstract void open();   // 打开显示
    public abstract void print();  // 打印内容
    public abstract void close();  // 关闭显示

    // === 模板方法：定义固定流程（final 防止被重写）===
    public final void display() {
        open();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            print();
        }
        close();
    }
}

2）具体子类 1：CharDisplay

/**
 * 字符显示：用 <<H>> 形式显示单个字符
 */
public class CharDisplay extends AbstractDisplay {
    private final char ch;

    public CharDisplay(char ch) {
        this.ch = ch;
    }

    @Override
    public void open() {
        System.out.print("<<");
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.print(ch);
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println(">>");
    }
}

3） 具体子类 2：StringDisplay

/**
 * 字符串显示：用方框包围字符串
 */
public class StringDisplay extends AbstractDisplay {
    private final String str;
    private final int width;

    public StringDisplay(String str) {
        this.str = str;
        // 注意：生产环境建议使用 str.length() 或指定编码
        this.width = str.getBytes().length;
    }

    @Override
    public void open() {
        printLine();
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("|" + str + "|");
    }

    @Override
    public void close() {
        printLine();
    }

    // 私有辅助方法：绘制横线
    private void printLine() {
        System.out.print("+");
        for (int i = 0; i < width; i++) {
            System.out.print("-");
        }
        System.out.println("+");
    }
}

4）客户端测试 Main

优势体现：客户端只需调用 display()，无需关心内部是字符还是字符串，流程统一，实现各异。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractDisplay d1 = new CharDisplay('H');
        AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
        AbstractDisplay d3 = new StringDisplay("你好，世界。");

        d1.display(); // 输出: <<HHHHH>>
        d2.display(); // 输出: 方框包围 "Hello, world."（5次）
        d3.display(); // 输出: 方框包围 "你好，世界。"（5次）
    }
}

5、UML 图

  • AbstractDisplay 定义模板方法 display() 和抽象方法；
  • CharDisplay 与 StringDisplay 实现具体行为。

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6、 模式优点与注意事项

1）优点

  • 代码复用：公共流程集中管理，避免重复；
  • 扩展灵活：新增子类即可支持新行为；
  • 控制扩展点：通过 final 保护核心流程，通过抽象方法开放定制点；
  • 符合开闭原则：对扩展开放（加子类），对修改关闭（不动父类 final ）。

2）注意事项

  • 避免过度设计：如果只有两个相似类，可能不需要抽象；
  • 谨慎使用继承：Java 单继承限制，若父类已存在，可考虑组合 + 策略模式替代；
  • 钩子方法（Hook）：可添加 protected boolean isPrintEnabled() 等空方法，提供条件扩展。

3）与相关模式对比

  • 流程固定、步骤差异小 → 模板方法
  • 算法完全可替换、运行时动态切换 → 策略模式
模式 区别
策略模式（Strategy） 模板方法用 继承 实现多态，策略模式用 组合 实现算法替换，更灵活
工厂方法（Factory Method） 工厂方法是模板方法的一种特例（模板方法用于创建对象）

在实际开发中：

  • Spring 的 JdbcTemplate、RestTemplate 是经典应用；
  • JUnit 的 @Before / @Test / @After 执行流程也是模板方法；
  • 任何“先 A，再 B×N，最后 C”的流程都适合此模式。

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