什么是模板方法模式

模板方法模式（Template Method Pattern），又叫模板模式(Template Pattern)，在一个抽象类公开定义了执行它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。

简单说，模板方法模式，定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤，这种类型的设计模式属于行为型模式。

在模板方法模式中，有一个抽象父类，它定义了一组操作，这些操作是在算法中的不变部分。然后，每个子类都实现了这些操作中的一些或全部，以便根据需要进行定制。在子类中，可以使用父类中定义的操作来完成算法的一部分，也可以添加自己的实现来完成其他部分。

类图

对原理类图的说明：

AbstractClass 抽象类，类中实现了模板方法(template)，定义了算法的骨架，具体子类需要去实现其它的抽象方法 operation2,3,4
ConcreteClass 实现抽象方法，假设是operation2,3,4, 以完成算法中特定子类的具体业务步骤

代码

需求

编写制作豆浆的程序，说明如下：

制作豆浆的流程：选材—>添加配料—>浸泡—>放到豆浆机打碎
通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的

说明：因为模板方法模式，比较简单，很容易就想到这个方案，因此就直接使用，不再使用传统的方案来引出模板方法模式

类图

未使用模板方法模式的钩子方法

SoyaMilk

抽象类，模板方法

package com.xiaofei.template;

/**
 * 抽象类，表示豆浆
 */
public abstract class SoyaMilk {

    // 模板方法：可以做成final，不让子类去覆盖
    final void make() {
        select();
        addCondiment();
        soak();
        beat();
    }

    //选材料
    void select() {
        System.out.println("第一步：选择新鲜的豆子");
    }

    //添加不同的配料：抽象方法，由子类具体实现
    abstract void addCondiment();

    //浸泡
    void soak() {
        System.out.println("第三步：豆子和配料开始浸泡3H");
    }

    //榨汁
    void beat() {
        System.out.println("第四步：豆子和配料放入豆浆机榨汁");
    }
}

PeanutSoyaMilk

继承抽象方法和重写抽象方法中的方法

/**
 * 抽象模板方法集成和重写
 */
public class PeanutSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    void addCondiment() {
        System.out.println("第二步：加入上好的花生");
    }
}

ReadBeanSoyaMilk

继承抽象方法和重写抽象方法中的方法

/**
 * 抽象模板方法集成和重写
 */
public class ReadBeanSoyaMilk extends SoyaMilk {
    @Override
    void addCondiment() {
        System.out.println("第二步：加入上好的红豆");
    }
}

Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=======制作红豆豆浆=======");
        SoyaMilk redBeanSoyaMilk = new ReadBeanSoyaMilk();
        redBeanSoyaMilk.make();

        System.out.println("=======制作花生豆浆=======");
        SoyaMilk peanutSoyaMilk = new PeanutSoyaMilk();
        peanutSoyaMilk.make();
    }
}

使用模板方法模式的钩子方法

在模板方法模式的父类中，可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方法称为“钩子”。还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面的模板方法进行改造。

// RedBeanSoyaMilk.java/PeanutSoyaMilk.java同上，略

//抽象类，表示豆浆，SoyaMilk
public abstract class SoyaMilk {

	//模板方法：可以做成final，不让子类去覆盖
	final void make() {
		select();
		if(customerWantCondiment()) {
			addCondiment();
		}	
		soak();
		beat();
	}

	//1.选材料
	void select() { System.out.println("第一步：选择新鲜的豆子"); }
	//2.添加不同的配料：抽象方法，由子类具体实现
	abstract void addCondiment();
	//3.浸泡
	void soak() { System.out.println("第三步：豆子和配料开始浸泡3H"); }
	//4.榨汁
	void beat() { System.out.println("第四步：豆子和配料放入豆浆机榨汁"); }

	//钩子方法：决定是否需要添加配料
	boolean customerWantCondiment() {
		return true;//默认情况下是要加配料的
	}
}

public class PureSoyaMilk extends SoyaMilk {
	@Override
	void addCondiment() {
		// 添加配料的方法 空实现 即可
	}
	@Override
	boolean customerWantCondiment() {
		return false;
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("=制作纯豆浆=");
		SoyaMilk pureSoyMilk = new PureSoyaMilk();
		pureSoyMilk.make();
	}
}

总结

当多个类中，有多个方法都有相同的方法，此时可以使用模板方法模式。例如上面制作豆浆的过程，都需要选择材料、制作工具，制作时间，这些步骤都是相同的，只是加入的其他材料不一致，此时加入材料的方法就需要具体的类去实现了，而制作的步骤顺序都是一样的，此时，制作豆浆的这个方法就是模板方法，且是final不可以被子类重写修改的。

模板方法模式的优点是可以提高代码的可扩展性和可维护性。缺点是可能会导致代码变得复杂和难以理解

基本思想是：算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改
好处：
- 实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用；
- 既统一了算法，也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步骤的实现
该模式的不足之处：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大