设计模式之 Template Method - 模板方法模式

Template Method模式也叫模板方法模式，是由GoF提出的23种设计模式中的一种。Template Method模式是行为模式之一，它把具有特定步骤算法中的某些必要的处理委让给抽象方法，通过子类继承对抽象方法的不同实现改变整个算法的行为。

本文介绍设计模式中的模板方法（Template Method）模式的概念，用法，以及实际应用中怎么样使用Template Method模式进行开发。

Template Method模式的概念

Template Method模式正如其名，在作为抽象类的父类里，定义了一个具有固定算法并可以细分为多个步骤的模板方法（public），Template Method模式把这些可以被细分的可变步骤抽象为可以被子类重载的抽象方法（protected abstract），并通过在子类中的重载（重新定义），做到无需改变模板方法的算法步骤而可以重新定义该算法中的某些特定的步骤。
如图[该图出自维基百科wikipedia.org]：



我们结合上面的定义解释一下该图。
- AbstractClass便相当于上述作为抽象类的父类，ConcreteClass便是具体的实现子类。具体的应用中，可能存在一到多个实现子类。
- AbstractClass定义了一个public的templateMethod()模板方法以及作为步骤的method1()与method2()方法。
- AbstractClass#templateMethod()方法体调用method1()与method2()方法
    public void templateMethod() {
        ...
        this.method()1;
        ...
        this.method()2;
        ...
    }
- method1()与method2()方法为受保护的抽象方法（protected abstract）。实现子类ConcreteClass需要重载该方法。

Template Method模式的应用场景

Template Method模式一般应用在具有以下条件的应用中：
- 具有统一的操作步骤或操作过程
- 具有不同的操作细节
- 存在多个具有同样操作步骤的应用场景，但某些具体的操作细节却各不相同

Template Method模式的应用范例

下面我们举个例子来加深我们对Template Method模式的理解。
比如有一个汽车加工厂，要组装一辆汽车；它的基本组装步骤是：
- 组装车头
- 组装车身
- 组装车尾
- 测试组装的车体

不管被组装的是吉普车，卡车，还是公交车，它们的基本组装步骤都是一样的，虽然在组装的步骤中，会有细微的差别。

通过上面的分析，我们知道，该范例满足Template Method模式的应用场景所提到的条件：
- 具有统一的操作步骤或操作过程：组装的步骤一样
- 具有不同的操作细节：各步骤有细微的区别。例如，组装吉普车的车头需要吉普车的车头零件
- 存在多个具有同样操作步骤的应用场景，但某些具体的操作细节却各不相同。可能需要组装不同的汽车，如吉普车，卡车，公交车等等


下面我们用Template Method设计模式来抽象以上组装过程。
- MakeCar：汽车组装类
- MakeJeep：吉普车组装类

源代码

//汽车组装抽象类
public abstract class MakeCar {
    //组装车头
    abstract void makeHead();
    //组装车身
    abstract void makeBody();
    //组装车尾
    abstract void makeTail();
    //测试
    abstract boolean checkMake();

    public void make() {
        System.out.println("Start make car...");
        makeHead();
        makeBody();
        makeTail();
        if (checkMake()) {
            System.out.println("Make OK.");
        } else {
            System.out.println("Make Failure.");
        }
  }
}

//吉普车组装类
public class MakeJeep extends MakeCar {
    //组装车头
    void makeHead() {
        System.out.println("Make Jeep head.");
    }
    //组装车身
    void makeBody() {
        System.out.println("Make Jeep body.");
    }
    //组装车尾
    void makeTail() {
        System.out.println("Make Jeep tail.");
    }
    //测试
    boolean checkMake() {
        return true;
    }
}

//调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        MakeJeep makeJeep = new MakeJeep();

        makeJeep.make();
    }
}

运行并显示Client：

C:\TemplateMethod>javac *.java
C:\TemplateMethod>java Client
Start make car...
Make Jeep head.
Make Jeep body.
Make Jeep tail.
Make OK.
C:\TemplateMethod>

Template Method模式与Factory Method模式的区别

我们在
设计模式之Factory Method　- 工厂模式
一文中对Factory Method模式作了介绍，细心的读者可能会发现，这2种模式存在相似的地方：
都是在抽象父类中定义抽象方法，通过子类继承在子类中重载父类的抽象方法来实现。
但他们之间存在本质的区别：
Template Method只是继承的关系，Factory Method除了继承之外，还有有创建的过程。
我们注意到，在Factory Method模式中，被定义的抽象方法创建了产品对象，也就是说，在Factory Method模式中，除了具有继承关系的抽象父类工厂与具体的子类工厂之外，还有具有继承关系的产品类，并且工厂类与产品类之间存在创建与被创建的关系；而Template Method模式则不存在此关系。

Template Method模式小结

Template Method模式是一种非常基础非常常见的面向对象的设计模式之一，在实际的应用中，它用得非常广泛。